Tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép phân tán chịu uốn theo tiêu chuẩn của nga SP52 104 2016 (tt)

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến khả năng chịu lực của dầm BTCSTPT không có cốt dọc tiết diện chữ nhật Bảng 3.2.. Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

( In hoa, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

LÊ ANH DŨNG KHÓA: 2015- 2017

( In hoa, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT SỢT THÉP PHÂN TÁN CHỊU UỐN THEO TIÊU CHUẨN CỦA NGA SP52-104-2006

( In h6- 20, font Times New Roman)

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số : 60.58.02.08

(in thường, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

( In thường, cỡ chữ 14, font Times New Roman)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN HIỆP ĐỒNG

( In hoa, cỡ chữ 14, font Times New

HÀ NỘI - 2017

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ………

Danh sách các hình vẽ, đồ thị

Danh sách các bảng biểu

Trang MỞ ĐẦU 1

Lý do chọn đề tài 1

Mục đích nghiên cứu 2

Đối tượng nghiên cứu 2

Phạm vi nghiên cứu 2

Phương pháp nghiên cứu 2

NỘI DUNG 3

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP PHÂN TÁN 3

1.1 Sử dụng Bê tông cốt sợi thép phân tán 3

1.1.1 Sử dụng Bê tông cốt sợi thép phân tán trên thế giới 3

1.1.2 Sử dụng Bê tông cốt sợi thép phân tán ở Việt Nam 4

1.2 Vật liệu Bê tông cốt sợi phân tán 7

1.3 Đặc trưng cơ lý của Bê tông cốt sợi phân tán 10

1.3.1 Đặc trưng cơ lý của các loại sợi 10

1.3.2 Tính chất cơ lý của Bê tông cốt sợi phân tán 12

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của Bê tông cốt sợi phân tán 15

1.4.1 Kiểu sợi 15

1.4.2 Cấp độ bền Bê tông nền 28

1.4.3 Biểu đồ ứng suất biến dạng của bê tông cốt sợi thép phân tán 28

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP PHÂN TÁN CHỊU UỐN THEO TIÊU CHUẨN CỦA NGA SP52-104-2006 32

2.1 Tính toán cấu kiện không có cốt thép dọc chịu uốn theo cường độ trên tiết

diện thẳng góc 32

2.1.1 Giả thiết tính toán 32

2.1.2 Biểu đồ biến dạng tỉ đối trên tiết diện thẳng góc của bê tông cốt sợi thép phân tán 32

2.1.3 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật không đặt cốt thép dọc 35

2.1.4 Cấu kiện có tiết diện chữ I không đặt cốt thép dọc 36

2.1.5 Cấu kiện có tiết diện chữ T không đặt cốt thép dọc 38

2.2 Tính toán cấu kiện có cốt thép dọc chịu uốn theo cường độ trên tiết diện thẳng góc 39

2.2.1 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật có đặt cốt thép dọc 39

2.2.2 Cấu kiện có tiết diện chữ I có đặt cốt thép dọc 41

2.2.3 Cấu kiện có tiết diện chữ T có đặt cốt thép dọc 42

2.3 Tính toán cấu kiện theo trạng thái giới han thứ 2 43

2.3.1 Điều kiện hình thành vết nứt 43

2.3.2 Tính toán bề rộng vết nứt của cấu kiện bê tông cốt sợi thép phân tán 43

2.3.3 Tính toán độ võng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép phân tán 47

2.4 Yêu cầu cấu tạo 51

2.4.1 Yêu cầu chung 51

2.4.2 Kích thước hình học của tiết diện kết cấu 51

2.4.3 Neo cốt thép 52

CHƯƠNG 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN CấU KIệN BÊ TÔNG CốT SợI THÉP PHÂN TÁN CHịU UốN THEO TIÊU CHUẩN CủA NGA SP52-104-2006 54

3.1 Tính toán cấu kiện không có cốt thép dọc chịu uốn theo cường độ trên tiết diện thẳng góc 54

3.1.1 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật 54

3.1.2 Cấu kiện có tiết diện chữ I 56

3.1.3 Cấu kiện có tiết diện chữ T 58

3.2 Tính toán cấu kiện có cốt thép dọc chịu uốn theo cường độ trên tiết diện

thẳng góc 60

3.2.1 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật 60

3.2.2 Cấu kiện có tiết diện chữ I 76

3.2.3 Cấu kiện có tiết diện chữ T 90

3.3 Tính toán cấu kiện theo trạng thái giới han thứ 2 98

3.3.1 Tính toán độ võng của cấu kiện bê tông thường có tiết diện chữ nhật 98

3.3.2 Tính toán độ võng của cấu kiện bê tông cốt sợi thép có tiết diện chữ nhật 99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sử dụng BTCS trong công trình giao thông

Hình 1.2 Ống bê tông cốt sợi thép đúc sẵn

Hình 1.3 Sợi thép uốn móc 2 đầu

Hình 1.4 Sợi thủy tinh

Hình 1.5 Sợi Polyme

Hình 1.6 Sợi Bazan

Hình 1.7 Sợi Xenlulo

Hình 1.8 Sơ đồ ứng suất - biến dạng của BTCSTPT khi chịu nén

Hình 1.9 Sơ đồ ứng suất - biến dạng của BTCSTPT khi chịu kéo

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán phân bố tỉ đối biến dạng trên tiết diện thẳng

góc khi tính toán khả năng chịu lực có sử dụng mô hình tính biến dạng

Hình 2.2 So sánh cấu trúc Bê tông Truyền thống và bê tông cốt sợi Thép

phân tán Hình 2.3 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT có tiết diện chữ nhật

trên tiết diện thẳng góc với trường hợp không đặt cốt thép dọc Hình 2.4 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT chịu uốn có tiết diện chữ

I trên tiết diện thẳng góc với trường hợp không đặt cốt thép dọc (khi trục trung hòa đi qua cánh)

Hình 2.5 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT chịu uốn có tiết diện chữ

I trên tiết diện thẳng góc với trường hợp không đặt cốt thép dọc (khi trục trung hòa đi qua sườn)

Hình 2.6 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT chịu uốn có tiết diện chữ

T trên tiết diện thẳng góc với trường hợp không đặt cốt thép dọc (khi trục trung hòa đi qua cánh)

Hình 2.7 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện có tiết diện chữ T trên tiết diện

thẳng góc với trường hợp không đặt cốt thép dọc (khi trục trung hòa đi qua sườn)

Hình 2.8 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT có tiết diện chữ nhật trên

tiết diện thẳng góc với trường hợp có đặt cốt thép dọc

Hình 2.9 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT có tiết diện chữ I trên tiết

diện thẳng góc với trường hợp có đặt cốt thép dọc (Trục trung hòa đi qua cánh)

Hình 2.10 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT có tiết diện chữ I trên tiết

diện thẳng góc với trường hợp có đặt cốt thép dọc

(Trục trung hòa đi qua sườn) Hình 2.11 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT có tiết diện chữ T trên

tiết diện thẳng góc với trường hợp có đặt cốt thép dọc

(Trục trung hòa đi qua cánh) Hình 2.12 Sơ đồ ứng suất của cấu kiện BTCSTPT có tiết diện chữ T trên

tiết diện thẳng góc với trường hợp có đặt cốt thép dọc

(Trục trung hòa đi qua sườn) Hình 3.1 Sơ đồ tính với dầm BTCST không có cốt dọc có tiết diện chữ

nhật Hình 3.2 Sơ đồ tính với dầm BTCST không có cốt dọc có tiết diện chữ I Hình 3.3 Sơ đồ tính với dầm BTCST không có cốt dọc có tiết diện chữ T Hình 3.4 Sơ đồ tính với dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật

Hình 3.5 Sơ đồ tính với dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật

Hình 3.6 Sơ đồ tính với dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ I

Hình 3.7 Sơ đồ tính với dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật

Hình 3.8 Sơ đồ tính với dầm BT thường có cốt dọc tiết diện chữ I

Hình 3.9 Sơ đồ tính với dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ I

Hình 3.10 Sơ đồ tính với dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ T

Hình 3.11 Sơ đồ tính với dầm BT có cốt dọc tiết diện chữ nhật

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số loại sợi thép được sử dụng trên thế giới

Bảng 1.2 Đặc trưng cơ lý của các sợi

Bảng 1.3 Kết quả nghiên cứu sử dụng Bê tông cốt sợi cho công trình

giao thông ở Mỹ Bảng 1.4 Cường độ chịu uốn của bê tông cốt sợi cacbon

Bảng 1.5 Cường độ chịu uốn tối đa của bê tông cốt sợi tổng hợp theo

các chu kỳ thử độ bền

Bảng 1.6 Ảnh hưởng của tỉ số l

d đến cường độ bê tông Bảng 1.7 Ảnh hưởng của hàm lượng thép sợi

Bảng 1.8 Ảnh hưởng của cấp độ bền bê tông

Bảng 1.9 Ảnh hưởng của cường độ thép sợi

Bảng 2.1 Cấp chống nứt và giá trị chiều rộng vết nứt giới hạn cho phép Bảng 2.2 Sơ đồ tải trọng và hệ số m

Bảng 2.3 Hệ số từ biến b cr,

Bảng 2.4 Mô dun đàn hồi khi nén và kéo

b

E của bê tông nền Bảng 2.5 Chiều dày tối thiểu của lớp bê tông cốt sợi thép bảo vệ (mm) Bảng 3.1

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến khả năng chịu lực của dầm BTCSTPT không có cốt dọc tiết diện chữ nhật

Bảng 3.2

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến khả năng chịu lực của dầm BTCST không có cốt dọc tiết diện chữ I

Bảng 3.3

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến khả năng chịu lực của dầm BTCST không có cốt dọc tiết diện chữ T

Bảng 3.5

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến khả năng chịu lực của dầm BTCST có thép dọc tiết diện chữ nhật

Bảng 3.6

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến diện tích cốt thép tính toán của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật

Bảng 3.7 Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến khả năng chịu

lực của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật Bảng 3.8 Kết quả ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép đến diện tích cốt

thép tính toán của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật Bảng 3.9 Tổng hợp kết quả tính toán ảnh hưởng của cấp độ bền của bê

tông đến khả năng chịu lực của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật

Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả tính toán ảnh hưởng của cấp độ bền của bê

tông đến lượng cốt thép của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật

Bảng 3.11 Tổng hợp kết quả tính toán ảnh hưởng của tỉ số (l f /d f ) đến khả

năng chịu lực của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật Bảng 3.12 Tổng hợp kết quả tính toán ảnh hưởng của tỉ số (l f /d f ) đến lượng

cốt thép của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ nhật Bảng 3.13

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân

tán đến khả năng chịu lực của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ I

Bảng 3.14

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của hàm lượng sợi thép phân tán đến diện tích cốt thép của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ I

Bảng 3.15

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của (lf/df) đến khả năng chịu lực của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ I

Bảng 3.16

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của tỉ số (lf/df) đến diện tích cốt thép của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ I

Bảng 3.17

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến khả năng chịu lực của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ T

Bảng 3.18

Bảng tổng kết kết quả ảnh hưởng của cường độ sợi thép phân tán đến diên tích cốt thép của dầm BTCST có cốt dọc tiết diện chữ T

DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Tỷ lệ giữa chiều dài sợi và đường kính sợi (l/d)

Biểu đồ 1.2 Ảnh hưởng của hàm lượng sợi Bazan tới khả năng chịu lực của

kết cấu Biểu đồ 1.3 Quan hệ giữa tải trọng-độ võng, giữa tải trọng-biến dạng

Biểu đồ 2.1 Biểu đồ ứng suất biến dạng trong trường hợp phá hoại cân bằng Biểu đồ 2.2 Biểu đồ ứng suất của cấu kiện chịu uốn bê tông thường và bê

tông cốt sợi thép

Biểu đồ 3.1 Độ chênh lệch tải trọng giới hạn khi thay đổi cường độ sợi thép

Biểu đồ 3.2 Độ chênh lệch tải trọng giới hạn khi thay đổi cường độ sợi thép Biểu đồ 3.3 Độ chênh lệch tải trọng giới hạn khi thay đổi cường độ sợi thép Biểu đồ 3.6 Sự phụ thuộc tỷ lệ giảm cốt thép theo cường độ chịu kéo của cốt

sợi Biểu đồ 3.7

Sự phụ thuộc của giảm diện tích cốt thép vào hàm lượng cốt sợi trong bê tông

Biểu đồ 3.9 Sự phụ thuộc độ chênh lệch tải trọng giới hạn với cường độ chịu

nén của bê tông Biểu đồ 3.10 Biểu đồ sự chênh lệch cốt thép dọc chịu kéo vào cường độ chịu

nén của bê tông

Biểu đồ 3.11 Biểu đồ sự phụ thuộc chênh lệch tải trọng giới hạn vào tỷ lệ chiều

dài trên đường kính sợi Biểu đồ 3.12 Biểu đồ sự phụ thuộc độ chênh lệch diện tích cốt thép dọc vào tỷ

lệ chiều dài trên chiều rộng cốt sợi Biểu đồ 3.13 Biểu đồ phụ thuộc sự chênh lệch tải trọng vào cường độ chịu kéo

của cốt sợi

Biểu đồ 3.14 Biểu đồ sự phụ thuộc độ chênh lệch diện tích cốt thép vào cường

độ cốt sợi

Biểu đồ 3.15 Sự chênh lệch cốt thép phụ thuộc vào hàm lượng cốt sợi trong bê

tông Biểu đồ 3.16 Sự phụ thuộc chênh lệch tải trọng giới hạn vào hàm lượng cốt sợi

trong bê tông.

Biểu đồ 3.17 Sự tăng tải trọng giới hạn phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài trên

đường kính sợi Biểu đồ 3.18 Sự giảm điện tích cốt thép phụ thuộc vào tỷ lệ chiều dài trên

đường kính

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa-hiện đại hóa, nền kinh tế thế giới phát triển mạnh không ngừng, tốc độ đô thị hóa tăng nhanh, dân số ngày càng đông dẫn đến các nhu cầu về nhà ở, trụ sở làm việc và các công trình công cộng trở thành vấn đề cấp bách cho các đô thị tại Việt Nam

Như chúng ta đã biết bê tông nặng thường chịu kéo kém và hệ quả dẫn tới cấu kiện dễ bị nứt, khả năng chịu mài mòn kém, chịu va đập kém dẫn tới giảm tuổi thọ của công trình Để khắc phục những nhược điểm này các nhà khoa học đã nghiên cứu ra một loại bê tông cải thiện khả năng chịu kéo hơn đó là bê tông cốt sợi phân tán Đặc điểm của bê tông cốt sợi phân tán này là bổ sung thêm thành phần sợi vào trong bê tông tạo nên một loại vật liệu mới có cường độ chịu kéo lớn hơn rất nhiều so với bê tông thông thường

Bê tông cốt sợi phân tán (BTCSPT) đã được nghiên cứu rộng khắp trên thế giới từ những năm 60 của thế kỷ 20 Đã có nhiều nghiên cứu về khả năng ứng xử của Bê tông cốt sợi trong các cấu kiện, ưu nhược điểm, độ bền, khả năng chịu lực trong những điều kiện làm việc khác nhau

Ở Việt Nam cũng đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu về Bê tông cốt sợi phân tán nhưng chủ yếu tập trung nghiên cứu đặc trưng cơ lý của vật liệu, công nghệ chế tạo mà rất ít công trình nghiên cứu về tính toán các cấu kiện được chế tạo bằng Bê tông cốt sợi phân tán

Để có cái nhìn đầy đủ hơn về sự cách tính toán các cấu kiện chịu uốn chế tạo bằng Bê tông cốt sợi thép phân tán, đề tài chọn hướng nghiên cứu với nội dung cụ thể là:

“TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP PHÂN TÁN CHỊU

UỐN THEO TIÊU CHUẨN NGA SP52-104-2006”

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện

– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

Mục đích nghiên cứu

- Làm rõ bản chất của Bê tông cốt sợi thép phân tán

- Cơ Lý thuyết tính toán cấu kiện bê tông cốt sợi thép phân tán trên tiết diện thẳng góc theo tiêu chuẩn của Nga SP52-104-200

- Tính toán và so sánh khả năng chịu lực của cấu kiện bê tông cốt sợi thép phân tán trên tiết diện thẳng góc với bê tông cốt thép thường

- Tính toán và so sánh sự làm việc của cấu kiện bê tông cốt sợi thép phân tán trên tiết diện thẳng góc với bê tông cốt thép thường theo trạng thái giới hạn hai Đối tượng nghiên cứu

- Tiêu chuẩn tính toán Bê tông cốt sợi thép phân tán của Nga: SP52-104-2006

- Cấu kiện bê tông cốt sợi thép phân tán chịu uốn

Phạm vi nghiên cứu

- Cấu kiện chịu uốn trên tiết diện thẳng góc bê tông cốt sợi thép phân tán

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu, khảo sát số, phân tích được sử dụng trong luận văn

- So sánh, tổng hợp và rút ra các nhận xét, kết luận

101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

- Khả năng chịu lực của dầm chịu uốn bằng bê tông cốt sợi thép tăng lên đáng

kể so với dầm bằng bê tông thường

- Sử dụng bê tông cốt sợi tiết kiệm được nhiều cốt thép dọc chịu lực

- Việc tính toán dầm bằng bê tông cốt sợi thép chịu uốn trên tiết diện hoàn toàn giống như tính toán dầm bằng bê tông cốt thép thường nhưng có kể đến sự làm việc chịu kéo của bê tông

2 Kiến nghị

- Tính chất vật liệu của Bê tông cốt sợi phân tán phù hợp để thiết kế một số cấu kiện chịu uốn đặc biệt, làm tăng khả năng chịu lực cũng như cải thiện nhiều nhược điểm của cấu kiện chịu uốn dùng Bê tông thường và Bê tông cốt thép

- Loại Bê tông này có nhiều ưu điểm, có khả năng mở rộng phạm vi ứng dụng trong các công trình xây dựng, thủy lợi, giao thông…

- Cần xây dựng tiêu chuẩn tính toán cho loại bê tông cốt sợi phân tán sợi thép