Điều tra chất lượng cốt thép sử dụng tại một số công trình xây dựng tại cam ranh

Nhằm đưa ra kết luận về chất lượng thép đã sử dụng trong các công trình xây dựng trên địa bàn thành phố Cam Ranh, đồng thời đề xuất hướng phát triển tiếp theo trong quản lý chất lượng cố

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯƠNG VĂN CƯ

ĐIỀU TRA CHẤT LƯỢNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI CAM RANH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN QUANG HƯNG

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Trương Văn Cư

MỤC LỤC

TRANG BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1.Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CỐT THÉP VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CỐT THÉP TẠI CAM RANH 3

1.1 Tổng quan về vật liệu cốt thép 3

1.1.1 Yêu cầu chung 3

1.1.2 Phân loại cốt thép và phạm vi sử dụng 6

1.1.3 Đặc trưng tiêu chuẩn và đặc trưng tính toán của cốt thép 7

1.2 Tình hình sử dụng cốt thép tại các công trình xây dựng ở Cam Ranh 8

1.2.1 Tình hình chung về đầu tư xây dựng và phát triển đô thị tại Cam Ranh 8

1.2.2 Qui mô kết cấu và tình hình sử dụng cốt thép tại các công trình bê tông cốt thép xây dựng tại Cam Ranh 9

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÍ CỦA CỐT THÉP, LÝ THUYẾT NGẪU NHIÊN VÀ PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY 11

2.1 Các chỉ tiêu cơ lí của cốt thép 11

2.1.1 Độ bền kéo của cốt thép 11

2.1.2 Tính uốn của cốt thép 14

2.1.3 Phương pháp thử nghiệm 15

2.2 Đánh giá sự phù hợp các chỉ tiêu cơ lí của cốt thép so với các chỉ tiêu thiết kế công trình và các tiêu chuẩn qui định 23

2.2.1 Qui định chung 23

2.2.2 Hệ thống chứng nhận 24

2.2.3 Báo cáo kết quả 25

2.3 Phân tích độ tin cậy của thành phần hệ thống 26

2.4 Cơ sở toán học của phương pháp ngẫu nhiên 27

2.4.1 Tính toán cấp độ I 27

2.4.2 Tính toán cấp độ II 28

2.4.3 Tính toán cấp độ III 31

CHƯƠNG 3 THỐNG KÊ VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP SỬ DỤNG TẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Ở CAM RANH 33 3.1.Thống kê số liệu 33

3.1.1 Công trình trường THCS Cam Phú 33

3.1.2 Công trình Trường Dân tộc Nội trú Cam Ranh 33

3.1.3 Công trình Trường Tiểu học Cam Thuận 34

3.1.4 Công trình Trung tâm thương mại Cam Ranh 35

3.1.5 Công trình Siêu thị Maximark Cam Ranh 37

3.1.6 Công trình Bệnh viện đa khoa khu vực Cam Ranh 38

3.1.7 Công trình Nhà hành chính, nhà sửa chữa vũ khí, khí tài tàu mặt nước, tàu ngầm/X52 39

3.1.8 Công trình Sân bay Cam Ranh 41

3.1.9 Công trình Trường THCS Nguyễn Khuyến 42

3.1.10 Công trình Trường Mẫu giáo Cam Thịnh Đông 43

3.1.11 Công trình Trường Mầm non 2/4 44

3.1.12 Công trình Trường Tiểu học Cam Thịnh 1 45

3.1.13 Công trình Trường tiểu học Cam Nghĩa 1 46

3.1.14 Công trình Trường tiểu học Cam Nghĩa 1 47

3.1.15 Công trình Trường tiểu học Cam Phúc Nam 48

3.2 Qui đổi số liệu thu thập được từ thực tế về biến số kỳ vọng 49

3.2.1 Phân tích đánh giá cường độ chịu kéo tính toán thực tế (Rstt) so với cường độ chịu kéo tính toán(Rs) của TCVN 5574:2012 49

3.2.2 Phân tích đánh giá Ứng suất bền thực tế (Rmtt) so với mác thép theo TCVN 1651-1:2008 và TCVN 1651-2:2008 (Rmtc) 49

3.2.3 Phân tích đánh giá Mô đun đàn hồi thực tế(Ett) so với mô đun đàn hồi theo TCVN 5574:2012 (Etc) 50

3.3 Tìm hàm phân phối xác suất phù hợp nhất bằng phần mềm BESTFIT 60

3.3.1 Giới thiệu phần mềm BESTFIT 60

3.3.2 Kết quả tìm hàm phân phối xác suất phù hợp nhất BESTFIT 62

3.4 Tìm độ tin cậy bằng phần mềm VAP 63

3.4.1 Giới thiệu phần mềm VAP 63

3.4.2 Xây dựng Hàm tin cậy 64

3.4.3 Kết quả tính toán độ tin cậy 65

3.4.4 Kết quả xác định giá trị tính toán ứng với độ tin cậy P=95% 71

3.4.5 Nhận xét, đánh giá kết quả 76

3.4.6 Kết luận chương 3 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC

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 LUẬN VĂN

ĐIỀU TRA CHẤT LƯỢNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TẠI MỘT SỐ

CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI CAM RANH

Học viên : Trương Văn Cư Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Kết cấu bê tông cốt thép đang giữ vai trò chủ đạo trong công trình xây dựng ở

nước ta Các thông số kỹ thuật cơ bản của cốt thép như giới hạn chảy, giới hạn bền và đun đàn hồi là các chỉ tiêu quan trọng quyết định đến khả năng chịu lực của nó Khi đưa vật liệu vào thi công công trình, các chỉ tiêu này phải được kiểm tra thông qua thí nghiệm một số mẫu đại diện, tuy vậy vẫn không thể đảm bảo tuyệt đối yêu cầu đưa ra bởi thiết kế Chính vì thế việc điều tra, thí nghiệm đánh giá chất lượng cốt thép của các công trình cũng rất quan trọng Nhằm đưa ra kết luận về chất lượng thép đã sử dụng trong các công trình xây dựng trên địa bàn thành phố Cam Ranh, đồng thời đề xuất hướng phát triển tiếp theo trong quản lý chất lượng cốt thép ở các công trình xây dựng tại địa phương, đề tài đã thu thập số liệu thí nghiệm kéo cốt thép của các công trình, dựa vào lý thuyết xác suất thống kê

mô-để phân tích đánh giá độ tin cậy của các chỉ tiêu cơ lý của thép trên cơ sở số liệu thu thập được so với yêu cầu thiết kế và các quy định tương ứng trong tiêu chuẩn Kết quả cho thấy rằng độ tin cậy của Cường độ chịu kéo tính toán thực tế là 96.14%, của Giới hạn bền là 98.64 % nhưng Mô đun đàn hồi chỉ đạt độ tin cậy gần 80%

Từ khóa- Cốt thép; giới hạn chảy; giới hạn bền ; mô-đun đàn hồi ; độ tin cậy

ABSTRACT

ASSESSEMENT OF REINFORCED STEEL BAR QUALITY – CASE

STUDY IN CAM RANH

Student: Truong Van Cu Major: Civil Engineering

Abstract – Reinforced concrete structures are playing a leading role in civil engineering in

Vietnam The basic specifications of reinforced steel bar such as yield limit, ultimate strength and modulus of elasticity are important indicators for assessing its bearing capacity Although these specifications are tested by sampling before using, they seldom abide strictly to required specifications Therefore, it is also very important to assess and test the quality of reinforced steel bars in buildings In order to draw conclusions on the quality of steel used in the construction works in Cam Ranh city, and to propose the next step in the quality management of reinforced steel in construction, the research has collected reinforced steel’ punch test data, then using statistical analysis to estimate confidence level of mechanical properties of steel from said data against the design requirements and corresponding provisions in the standard Research shows that confidence level of computed tensile strength is 96.14%, that of ultimate strength is 98.64%, but that of elasticity modulus is just nearly 80%

Keywords – reinforced steel bar; yield limit; ultimate strength; elasticity modulus;

confidence interval

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

3.1 Kết quả thí nghiệm thép Trường THCS Cam Phú 33 3.2 Kết quả thí nghiệm thép Trường Dân tộc Nội trú Cam Ranh 34 3.3 Kết quả thí nghiệm thép Trường Tiểu học Cam Thuận 35 3.4 Kết quả thí nghiệm thép Trung tâm thương mại Cam Ranh 36 3.5 Kết quả thí nghiệm thép Siêu thị Maximark Cam Ranh 37 3.6 Kết quả thí nghiệm thép Bệnh viện đa khoa khu vực Cam Ranh 38

3.7 Kết quả thí nghiệm thép Nhà hành chính, nhà sửa chữa vũ khí,

3.9 Kết quả thí nghiệm thép Trường THCS Nguyễn Khuyến 42 3.10 Kết quả thí nghiệm thép Trường Mẫu giáo Cam Thịnh Đông 43 3.11 Kết quả thí nghiệm thép Trường Mầm non 2/4 44 3.12 Kết quả thí nghiệm thép Trường Tiểu học Cam Thịnh 1 45 3.13 Kết quả thí nghiệm thép Trường tiểu học Cam Nghĩa 1 46 3.14 Kết quả thí nghiệm thép Trường tiểu học Cam Nghĩa 1 47 3.15 Kết quả thí nghiệm thép Trường tiểu học Cam Phúc Nam 48

3.16

Bảng tổng hợp kết quả tính toán biến số kỳ vọng của cường độ

tính toán (X), Ứng suất bền (Y) và mô đun đàn hồi thực tế (Z)

của cốt thép ở các công trình so với các tiêu chuẩn:

TCVN1651:1985, TCVN1651-1:2008, TCVN1651-2:2008,

TCVN5574:1985 và TCVN5574:2012

51

3.17 Tổng hợp các hàm phân phối phù hợp và các tham số thống kê 63

3.20 Tổng hợp kết quả đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của cốt thép 77

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

2.2 Ví dụ về các giới hạn chảy trên và dưới cho các kiểu đường

2.3 Các kiểu đường cong ứng suất - biến dạng khác nhau để xác

2.5 Định nghĩa xác suất xảy ra sự cố và chỉ số độ tin cậy 26

3.2 Đồ thị phân phối các xác suất phù hợp nhất theo BESTFIT 62

3.5 Kết quả giải hàm tin cậy bằng phương pháp FORM 64 3.6 Biểu diễn đồ thị hàm phân phối Lognormal theo X 65 3.7 Biểu diễn đồ thị hàm phân phối Lognormal theo Y 66 3.8 Biểu diễn đồ thị hàm phân phối Lognormal theo Z 66 3.9 Kết quả tính toán độ tin cậy của X bằng phần mềm VAP 67 3.10 Kết quả tính toán độ tin cậy của Y bằng phần mềm VAP 68 3.11 Kết quả tính toán độ tin cậy của Z bằng phần mềm VAP 69 3.12 Kết quả tính toán độ tin cậy của X với Tx=1.015 71 3.13 Kết quả tính toán độ tin cậy của X với Tx=1.018 72 3.14 Kết quả tính toán độ tin cậy của X với Tx=1.02 72 3.15 Kết quả tính toán độ tin cậy của X với Tx=1.025 73 3.16 Kết quả tính toán độ tin cậy của X với Tx=1.05 73 3.17 Kết quả tính toán độ tin cậy của Y với Ty=1.01 74 3.18 Kết quả tính toán độ tin cậy của Y với Ty=1.02 74 3.19 Kết quả tính toán độ tin cậy của Y với Ty=1.022 75 3.20 Kết quả tính toán độ tin cậy của Y với Ty=1.025 75

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, ở nhiều nước trên thế giới, công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép chiếm tỷ lệ rất lớn lên tới 70-80% Ở nước ta, do điều kiện kinh tế và kỹ thuật, kết cấu bê tông cốt thép đang giữ vai trò chủ đạo trong công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp Sở dĩ kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi như vậy bởi bê tông có khả năng chịu nén cao, kết hợp với thép chịu kéo tốt làm cốt tạo nên những kết cấu vừa chịu kéo vừa chịu nén tốt trong các kết cấu chịu uốn, nén lệch tâm là những kết cấu chịu lực chính trong công trình Chính vì thế việc điều tra, thí nghiệm đánh giá chất lượng bê tông và cốt thép của các công trình cũng rất quan trọng

Các thông số kỹ thuật cơ bản của cốt thép (giới hạn chảy, giới hạn bền và môđun đàn hồi của cốt thép …) là các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng chịu lực của nó, phụ thuộc vào thành phần cấu trúc và công nghệ chế tạo Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của thép đưa và sử dụng trong công trình xây dựng ở nước ta trong giai đoạn hiện nay là phụ thuộc rất nhiều vào các nhà sản xuất thép Để đánh giá chất lượng thép cần phải có sự điều tra đầy đủ từ khâu chế tạo, khâu cung ứng, thu thập và phân tích các kết quả thí nghiệm đến tình hình sử dụng thép tại các công trình xây dựng Mặc dù trong khâu chế tạo vật liệu thép có hệ thống quản lý chất lượng nội bộ chặt chẽ, song chủ yếu chỉ có các nhà sản xuất có uy tín trên thế giới mới duy trì tốt hệ thống quản lý chất lượng

đó Thực tế ở Việt nam có nhiều doanh nghiệp chế tạo và cung cấp thép, nhiều sản phẩm do các cơ sở này không ổn định về các chỉ tiêu hình học (đường kính, trọng lượng đơn vị) do đó việc điều tra đánh giá chất lượng thép làm cốt bê tông

ở các công trình xây dựng là rất cần thiết

Trên địa bàn TP Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa thì số lượng các công trình cao tầng còn hạn chế, đa số là các công trình từ 3 tầng trở xuống đã và đang được xây dựng Để có một sự nhìn nhận, đánh giá một cách khái quát bức tranh về chất lượng cốt thép đã được sử dụng trong các công trình trên địa bàn thành phố, việc thu thập số liệu thí nghiệm kéo cốt thép của một số công trình tại Cam Ranh, đánh giá xem các chỉ tiêu cơ lí có đạt yêu cầu thiết kế không, mức độ đạt như thế nào để đưa ra các kết luận đánh giá chung về chất lượng thép sử dụng trong các công trình xây dựng trên địa bàn thành phố là rất cần thiết Do đó, việc lựa chọn

đề tài: “Điều tra chất lượng cốt thép sử dụng tại một số công trình xây dựng tại Cam Ranh” là một đề xuất hợp lý để giải quyết các vấn đề đã đặt ra

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Thu thập số liệu thí nghiệm kéo cốt thép của một số công trình tại Cam Ranh;

- Đánh giá xem các chỉ tiêu cơ lí có đạt yêu cầu thiết kế không, mức độ đạt như thế nào;

- Đưa ra các kết luận đánh giá chung về chất lương thép sử dung trong các

công trình xây dựng trên địa bàn thành phố Cam Ranh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: Cốt thép sử dụng trong các công trình bê tông cốt thép tại Cam Ranh

- Phạm vi nghiên cứu: Các chỉ tiêu cơ lí như: giới hạn chảy, giới hạn bền và môđun đàn hồi của cốt thép

4 Phương pháp nghiên cứu

- Sử dụng phương pháp thu thập số liệu từ thí nghiệm thực tế thông qua hồ sơ quản lý chất lượng của các công trình đã thực hiện;

- Phân tích đánh giá độ tin cậy của các chỉ tiêu cơ lý của thép trên cơ sở số liệu thu thập được đối với các quy định tương ứng trong tiêu chuẩn để đưa ra kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CỐT THÉP VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG

CỐT THÉP TẠI CAM RANH 1.1 Tổng quan về vật liệu cốt thép

1.1.1 Yêu cầu chung

Bê tông cốt thép là mô ̣t loa ̣i vâ ̣t liê ̣u xây dựng hỗn hợp, trong đó bê tông và

cốt thép cùng phối hợp làm viê ̣c với nhau như mô ̣t thể thống nhất Là kết cấu làm

từ bê tông có đặt cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo Trong kết cấu bê tông cốt thép các nội lực tính toán do tất cả các tác động chịu bởi bê tông và cốt thép chịu lực Giữ vai trò chủ đạo trong công trình xây dựng, bê tông có khả năng chịu nén cao, kết hợp với thép chịu kéo tốt làm cốt tạo nên những kết cấu vừa chịu kéo vừa chịu nén tốt trong các kết cấu chịu uốn, nén lệch tâm là những kết cấu chịu lực chính trong công trình

Cốt thép dùng trong thiết kế bê tông cốt thép phải đảm bảo các yêu cầu của thiết kế, đồng thời phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574 : 2012 “Kết cấu

bê tông cốt thép” và TCVN 1651 : 2008 “Thép cốt bê tông”

Đối với thép nhập khẩu cần có các chứng chỉ kỹ thuật kèm theo và cần lấy mẫu thí nghiệm kiểm tra theo TCVN 197: 1985 “Kim loại – Phương pháp thử kéo” và TCVN 198 : 1985 “Kim loại – Phương pháp thử uốn”.TCVN 197-1:2014 - Vật liệu kim loại - Thử kéo - Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng

Cốt thép có thể gia công tại hiện trường hoặc tại nhà máy nhưng nên đảm bảo mức độ cơ giới phù hợp với khối lượng thép tương ứng cần gia công Không nên

sử dụng trong cùng một công trình nhiều loại thép có hình dáng và kích thước hình học như nhau, nhưng tính chất cơ lý khác nhau

Cốt thép trước khi gia công và trước khi đổ bê tông cần đảm bảo: Bề mặt sạch, không dính bùn đất, dầu mỡ, không có vẩy sắt và các lớp gỉ; Các thanh thép

bị bẹp, bị giảm tiết diện do làm sạch hoặc do các nguyên nhân khác không vượt quá giới hạn cho phép là 2% đường kính Nếu vượt quá giới hạn này thì loại thép

đó được sử dụng theo diện tích tiết diện thực tế còn lại; Cốt thép cần được kéo, uốn và nắn thẳng

1.1.1.1 Nguyên tắc cơ bản về sử dụng vật liệu cốt thép

Vật liệu cốt thép cần được tính toán và cấu tạo, lựa chọn vật liệu và kích thước sao cho trong các kết cấu đó không xuất hiện các trạng thái giới hạn với độ tin cậy theo yêu cầu

Việc lựa chọn các giải pháp kết cấu cần xuất phát từ tính hợp lý về mặt kinh tế - kỹ thuật khi áp dụng chúng trong những điều kiện thi công cụ thể, có tính đến việc giảm tối đa vật liệu, năng lượng, nhân công và giá thành xây dựng bằng cách: Sử dụng các vật liệu và kết cấu có hiệu quả; Giảm trọng lượng kết cấu; Sử dụng tối đa đặc trưng cơ lý của vật liệu; Sử dụng vật liệu tại chỗ

Chọn kích thước tiết diện và bố trí cốt thép đảm bảo được độ bền, độ ổn định và sự bất biến hình không gian xét trong tổng thể cũng như riêng từng bộ phận của kết cấu trong các giai đoạn xây dựng và sử dụng Đối với kết cấu đổ tại chỗ, cần chú ý thống nhất hóa các kích thước để có thể sử dụng ván khuôn luân chuyển nhiều lần, cũng như sử dụng các khung cốt thép không gian đã được sản xuất theo mô đun Đối với các kết cấu lắp ghép, cần đặc biệt chú ý đến độ bền và tuổi thọ của các mối nối

1.1.1.2 Nguyên tắc cơ bản về tính toán kết cấu bê tông cốt thép

Kết cấu bê tông cốt thép cần phải thỏa mãn những yêu cầu về tính toán theo độ bền (các trạng thái giới hạn thứ nhất) và đáp ứng điều kiện sử dụng bình thường (các trạng thái giới hạn thứ hai):

- Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất nhằm đảm bảo cho kết cấu: Không bị phá hoại giòn, dẻo, hoặc theo dạng phá hoại khác; Không bị mất

ổn định về hình dạng hoặc về vị trí; Không bị phá hoại vì mỏi; Không bị phá hoại

do tác dụng đồng thời của các yếu tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường

- Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu sao cho: Không cho hình thành cũng như mở rộng vết nứt quá mức hoặc vết nứt dài hạn nếu điều kiện sử dụng không cho phép hình thành hoặc mở rộng vết nứt dài hạn; Không có những biến dạng vượt quá giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động)

Tính toán kết cấu về tổng thể cũng như tính toán từng cấu kiện của nó cần tiến hành đối với mọi giai đoạn: chế tạo, vận chuyển, thi công, sử dụng và sửa chữa Sơ đồ tính toán ứng với mỗi giai đoạn phải phù hợp với giải pháp cấu tạo

đã chọn

Khi tính toán kết cấu, trị số tải trọng và tác động, hệ số độ tin cậy về tải trọng, hệ số tổ hợp, hệ số giảm tải cũng như cách phân loại tải trọng thường xuyên và tạm thời cần lấy theo các tiêu chuẩn hiện hành về tải trọng và tác động Khả năng chống nứt của các kết cấu hay bộ phận kết cấu được phân thành ba cấp

phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chúng và loại cốt thép được dùng Độ võng

và chuyển vị của các cấu kiện, kết cấu không được vượt quá giới hạn cho phép

1.1.1.3 Nguyên tắc chung khi tính toán vật liệu cốt thép có kể đến tính phi tuyến

của bê tông cốt thép

Việc tính toán hệ kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (kết cấu tuyến tính, kết cấu phẳng, kết cấu không gian và kết cấu khối lớn) đối với các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai được thực hiện theo ứng suất, nội lực, biến dạng và chuyển vị Các yếu tố ứng suất, nội lực, biến dạng và chuyển vị đó được tính toán

từ những tác động của ngoại lực lên các kết cấu nói trên (tạo thành hệ kết cấu của nhà và công trình) và cần kể đến tính phi tuyến vật lý, tính không đẳng hướng và trong một số trường hợp cần thiết phải kể đến từ biến và sự tích tụ các hư hỏng (trong một quá trình dài) và tính phi tuyến hình học (phần lớn trong các kết cấu thành mỏng)

Cần kể đến tính phi tuyến vật lý, tính không đẳng hướng và tính từ biến trong những tương quan xác định trong quan hệ ứng suất - biến dạng, cũng như trong điều kiện bền và chống nứt của vật liệu Khi đó cần chia ra làm hai giai đoạn biến dạng của cấu kiện: trước và sau khi hình thành vết nứt

Trước khi hình thành vết nứt, phải sử dụng mô hình phi tuyến trực hướng đối với bê tông Mô hình này cho phép kể đến sự phát triển có hướng của hiệu ứng giãn nở và tính không đồng nhất của sự biến dạng khi nén và kéo Cho phép

sử dụng mô hình gần đẳng hướng của bê tông Mô hình này cho phép kể đến sự xuất hiện của các yếu tố nêu trên theo ba chiều Đối với bê tông cốt thép, tính toán trong giai đoạn này cần xuất phát từ tính biến dạng đồng thời theo phương dọc trục của cốt thép và phần bê tông bao quanh nó, ngoại trừ đoạn đầu mút cốt thép không bố trí neo chuyên dụng

Bề rộng vết nứt và chuyển dịch trượt tương đối của các biên vết nứt cần xác định trên cơ sở chuyển dịch theo hướng khác nhau của các thanh cốt thép so với các biên của vết nứt cắt qua chúng, có xét đến khoảng cách giữa các vết nứt

và điều kiện chuyển dịch đồng thời

Khi tính toán kết cấu theo độ bền, biến dạng, sự hình thành và mở rộng vết nứt theo phương pháp phần tử hữu hạn, cần kiểm tra các điều kiện bền, khả năng chống nứt của tất cả các phần tử của kết cấu, cũng như kiểm tra điều kiện xuất hiện các biến dạng quá mức của kết cấu

1.1.2 Phân loại cốt thép và phạm vi sử dụng

1.1.2.1 Phân loa ̣i cốt thép

Theo TCVN 1651:1985, có các loại cốt thép tròn trơn CI và cốt thép có gân (cốt thép vằn) CII, CIII, CIV Theo TCVN 3101:1979 có các loại dây thép các bon thấp kéo nguội Theo TCVN 3100:1979 có các loại thép sợi tròn dùng làm cốt thép bê tông ứng lực trước

Theo tiêu chuẩn TCVN 5574 :2012 hiện hành và tiêu chuẩn 1651:2008 cốt thép chia thành các loại sau:

a) Cốt thép thanh

- Cán nóng: tròn trơn nhóm I, có gờ nhóm II và Ac-II, III, IV,

A-V, A-VI;

- Gia cường bằng nhiệt luyện và cơ nhiệt luyện: có gờ nhóm IIIC,

Aт-IV, Aт-IVC, Aт-IVK, Aт-VCK, Aт-VI, Aт-VIK và Aт-VII

- Thép sợi nhóm Bp-I: dùng làm cốt thép ngang và cốt thép dọc;

- Thép thanh nhóm CI, A-I, CII, A-II và Ac-II: dùng làm cốt thép ngang cũng như cốt thép dọc (nếu như không thể dùng loại thép thường khác được);

- Thép thanh nhóm CIV, A-IV (A-IV, Aт-IV, Aт-IVK): dùng làm cốt thép dọc trong khung thép buộc và lưới thép;

- Thép thanh nhóm A-V (A-V, V, VK, VCK), A-VI (A-VI,

Aт-VI, Aт-VIK), Aт-VII: dùng làm cốt thép dọc chịu nén, cũng như dùng làm cốt thép dọc chịu nén và chịu kéo trong trường hợp bố trí cả cốt thép thường và cốt thép căng trong khung thép buộc và lưới thép

b) Cốt thép căng (cho kết cấu chịu áp lực)

- Thép sợi nhóm B-II, Bp-I và thép cáp K-7 và K-19;

- Thép thanh nhóm A-V (A-V, V, VK, VCK), A-VI (A-VI,

Aт-VI, Aт-VIK) và Aт-VII;

- Thép thanh nhóm CIV, A-IV (A-IV, Aт-IV, Aт-IVK, Aт-IVC)

1.1.3 Đặc trưng tiêu chuẩn và đặc trưng tính toán của cốt thép

Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép Rsn là giá trị nhỏ nhất được kiểm soát của giới hạn chảy thực tế hoặc quy ước (bằng ứng suất ứng với biến dạng dư là 0,2%) Đặc trưng được kiểm soát nêu trên của cốt thép được lấy theo các tiêu chuẩn nhà nước hiện hành và các điều kiện kỹ thuật của thép cốt đảm bảo với xác xuất không nhỏ hơn 95% Cường độ chịu kéo tính toán Rs của cốt thép khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ hai được xác định theo công thức (1.1):

(1.1)

trong đó :

s

 : Hệ số độ tin cậy của cốt thép;

Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép Rsc dùng trong tính toán kết cấu theo các trạng thái giới hạn thứ nhất khi có sự dính kết giữa bê tông và cốt thép

Cường độ tính toán của cốt thép khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất được giảm xuống (hoặc tăng lên) bằng cách nhân với hệ số điều kiện làm việc của cốt thép  Hệ số này kể đến sự nguy hiểm do phá hoại vì mỏi, sự siphân bố ứng suất không đều trong tiết diện, điều kiện neo, cường độ của bê tông bao quanh cốt thép, v.v…, hoặc khi cốt thép làm việc trong điều kiện ứng suất lớn hơn giới hạn chảy quy ước, sự thay đổi tính chất của thép do điều kiện sản xuất, v.v…

Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép ngang (cốt thép đai và cốt thép xiên) Rsw có kể đến các hệ số điều kiện làm việc  và s1  s 2

Ngoài ra, các cường độ tính toán Rs, Rsc, Rsw trong các trường hợp tương ứng cần được nhân với các hệ số điều kiện làm việc của cốt thép

Môđun đàn hồi Es là tỷ số giữa ứng suất kéo hoặc nén trên độ biến dạng

do ứng suất kéo hoặc nén đó gây ra, trong vùng biến dạng đàn hồi Giá trị mô đun đàn hồi Es của một số loại cốt thép được tra theo nhóm và loại cốt thép

Bảng 1.1 Môđun đàn hồi của một số loại cốt thép

R

R =



1.2 Tình hình sử dụng cốt thép tại các công trình xây dựng ở Cam Ranh

1.2.1 Tình hình chung về đầu tư xây dựng và phát triển đô thị tại Cam Ranh

1.2.1.1.Hiện trạng nhà ở

Đất ở khu vực nội thành phố là 454,9ha Tổng quỹ nhà ở năm 2016 của khu vực nội thành phố Cam Ranh là 1.184.040 m2sàn Diện tích nhà ở bình quân đầu người đạt 12,6 m2sàn/người Tỷ lệ nhà kiên cố so với tổng quỹ nhà ở đạt 42% Đến nay, số lượng nhà ở thành phố đã phát triển nhanh về số lượng và được cải tạo nâng dần chất lượng Tỷ lệ nhà kiên cố có thể tăng cao hơn trong những năm tới Điều kiện về nhà ở của người dân thành phố sẽ được cải thiện nhiều về

số lượng cũng như chất lượng do thành phố hiện đang triển khai nhiều dự án quy hoạch khu ở mới

1.2.1.2 Hiện trạng công trình công cộng

a)Hiện trạng trung tâm hành chính: Bao gồm trụ sở Thành ủy, HĐND, UBND thành phố Cam Ranh, Trung tâm chính trị -Văn hóa thành phố, cơ quan công an thành phố, các cơ quan trực thuộc tỉnh và Trung ương, …và hầu hết các đơn vị được cải tạo cơ sở vật chất khang trang

b)Hiện trạng cơ sở dịch vụ công cộng: Bao gồm bưu điện, bệnh viện, các ngân hàng, chợ trung tâm thành phố các cửa hàng thương mại dịch vụ tổng hợp,hệ thống các siêu thị, nhà ga sân bay, bến cảng

c)Hiện trạng cơ sở y tế: Thành phố có 1 bệnh viện gồm 20 khoa phòng với quy mô 250 giường bệnh, đã được đầu tư xây dựng nâng cấp phát triển thành Bệnh viện Đa khoa khu vực phía Nam của tỉnh; có 01 Trung tâm y tế là đơn vị sự nghiệp trực thuộc Sở y tế quy mô 20 giường, có 1 Phòng khám khu vực và các trạm y tế ở 15 xã, phường Có 14/15 xã được xây dựng cơ sở vật chất trạm đạt chuẩn quốc gia về y tế Mạng lưới y tế tư nhân có 19 phòng khám y khoa, 15 cơ

sở đông y, 7 nhà thuốc và 33 đại lý Quỹ đất dành cho các cơ sở y tế mới có trung tâm y tế TP có diện tích 1,876ha và các trạm y tế 1,58 ha, cơ sở vật chất đa

số là nhà cấp III và cấp IV xây dựng từ những năm 2003-2004

d)Hiện trạng cơ sở Giáo dục: Năm học 2016-2017, thành phố có 56 trường học các cấp với 962 lớp học, tổng số học sinh các cấp là 29.923 học sinh, chiếm 24,47% dân số toàn thành phố Trong đó có 3 trường phổ thông trung học,

12 trường trung học cơ sở, 22 trường tiểu học, 18 trường mầm non Tất cả các cơ

sở giáo dục đều có qui mô xây dựng từ 3 tầng trở xuống và đại đa số là các công trình Bê tông cốt thép 2 tầng

Đào tạo nghề: Có 1 Trung tâm giáo dục thường xuyên, 01 trường Trung cấp nghề Trong thời gian vừa qua, Thành phố đã đào tạo nghề cho khoảng 6.449

người Công tác đào tạo nghề vẫn chủ yếu dựa vào các cơ sở đào tạo công lập (3.626 người, chiếm 56,22%), cơ sở tư nhân đào tạo 1.209 người, chiếm 18,75%

và các doanh nghiệp đào tạo tại cơ sở sản xuất 1.500 người, chiếm 23,26% Hàng năm trên địa bàn thành phố mức độ đầu tư công trình nhà ở và hạ tầng

xã hội chậm, ngân sách Nhà nước chủ yếu là tập trung đầu tư vào hệ thống trường học phục vụ cho hệ thống giáo dục đạt chuẩn quốc gia, nhà ở tư nhân thì đầu tư với qui mô hộ gia đình nhỏ lẻ, diện tích đất ở tương đối nhiều nên chưa đặt đến vấn đề xây dựng các khu chung cư cao tầng Các cơ sở dịch vụ công cộng được đầu tư trên diện tích đất lớn nên rất hạn chế tăng qui mô số tầng Tổng vốn đầu tư hàng năm cho đầu tư phát triển công trình công cộng trên địa bàn thành phố hơn 100 tỷ đồng nên việc phát triển về cơ sở vật chất- hạ tầng

xã hội qui mô lớn cũng gặp khá nhiểu khó khăn, mặt khác Cam Ranh là đô thị vệ tinh của thành phố Nha Trang nằm ở cực Nam của tỉnh Khánh Hòa, khả năng tăng dân số cơ học ít nên việc huy động vốn đầu tư từ nguồn ngoài ngân sách trong giai đoạn vừa qua cũng là một mặt hạn chế ảnh hưởng đến việc phát triển qui mô các công trình trong thành phố

1.2.2 Qui mô kết cấu và tình hình sử dụng cốt thép tại các công trình bê tông cốt thép xây dựng tại Cam Ranh

Qui mô các công trình xây dựng đại đa số từ 3 tầng trở xuống, nhưng tất

cả các công trình đều được xây dựng tương đối kiên cố, sử dụng kết cấu bê tông cốt thép là chủ yếu, do đó hàng năm số lượng thép tiêu thụ trong các công trình xây dựng trên toàn thành phố tương đối lớn nhưng mác thép thường sử dụng CB300-T, CB300-V và CB400V

Theo khảo sát sơ bộ, hiện nay trên địa bàn toàn tỉnh Khánh Hòa chưa có nhà máy sản xuất thép, tuy nhiên hiện nay có rất nhiều Đại lý cấp I của các công

ty chuyên về thép xây dựng: Thép Miền nam (VPĐD ở Nha Trang), thép Hòa Phát (VPĐD ở Cam Ranh), thép Việt – Ý (Pomina Nha Trang), thép Việt - Nhật, thép Việt – Úc, …với rất nhiều thương hiệu như vậy, việc chọn lựa thép cho các công trình xây dựng gặp không ít khó khăn Đối với các công trình sử dụng vốn ngân sách, việc lựa chọn thép cho công trình phải đảm bảo yêu cầu thiết kế và các đặc trưng tiêu chuẩn theo qui định, Chủ đầu tư không được phép chỉ định thương hiệu vật tư trong quá trình lựa chọn nhà thầu

Bên cạnh đó, trong giai đoạn hiện nay, thành phố Cam Ranh đang bắt đầu phát triển các công trình vốn ngoài ngân sách, vốn của doanh nghiệp (hiện tại thì chưa nhiều) Theo qui luật cạnh tranh, nhiều chủng loại thép được đưa vào thị trường, chất lượng thép của công ty nào đạt các chỉ tiêu về cơ lý phù hợp theo

tiêu chuẩn (TCVN1651-2008) và giá bán rẻ hơn thì sẽ được ưu tiên lựa chọn nhưng trong thực tế thi công, mỗi thương hiệu thép đều có những đặc điểm khác nhau, một số nhãn hiệu khi bảo quản ngoài trời, thép có lớp chống rỉ sét do hơi

ẩm từ nước biển, mưa gió rất tốt (vị trí địa lý Cam Ranh nằm gần biển), được nhiều công trình có yêu cầu cao lựa chọn

Một số thương hiệu do hàm lượng cacbon và các hợp chất pha tạp nhiều, khi gia công uốn góc 90° vài lần (nhất là các công trình nhỏ, đội ngũ kỹ thuật không có, gia công thép thủ công, sai và sửa lại) sẽ xảy ra hiện tượng răng chân chim trên thanh thép tại vị trí uốn, hoặc khi vận chuyển để giảm giá thành không dùng xe chở thép chuyên dụng, một số công trình thường gập đôi thanh thép dài 11.7m khi đó tại vị trí gập xảy ra hiện tượng rỉ sét nếu để thép ngoài trời Ngoài

ra, trên thị trường còn nhiều chủng loại thép khác mà logo thương hiệu lại dễ gây nhầm lẫn cho khách hàng bình thường mặc dù các thông số kỹ thuật đều nằm trong phạm vi cho phép

Các công trình xây dựng ở Cam Ranh hầu hết có qui mô không lớn, đường kính thép sử dụng chủ yếu từ D22, D25 trở xuống, đại đa số các công trình nghiên cứu trong luận văn này sử dụng loại thép tròn trơn từ D6 đến D8, thép có đường kính từ D10 trở lên dùng thép thanh vằn

Xuất phát từ những thực tiễn khách quan đó, đòi hỏi chúng ta phải điều tra, nghiên cứu các đặc trưng của thép đã sử dụng trong thực tế trên địa bàn thành phố để có đánh giá khách quan và đưa ra những kiến nghị điều chỉnh cho hợp lý nhằm góp phần nâng cao chất lượng thép nói riêng và chất lượng công trình xây dựng trên địa bàn thành phố nói chung trong thời gian tới

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÍ CỦA CỐT THÉP,

LÝ THUYẾT NGẪU NHIÊN VÀ PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY

2.1 Các chỉ tiêu cơ lí của cốt thép

2.1.1 Độ bền kéo của cốt thép

Ứng suất kéo của cốt thép là trạng thái ứng suất khi cốt thép chịu tác động kéo căng hướng trục Ứng suất kéo luôn thể hiện khả năng liên kết các vi tinh thể của cốt thép Khi cốt thép bị kéo bằng hai lực ngược chiều nhau, thì phần lớn các

cốt thép sẽ bị đứt ở một giới hạn ứng suất nào đó Tại thời điểm vật liệu bị kéo đứt, thông số ứng suất đó được ghi nhận và được xem như độ bền kéo của vật liệu đó Là đặc tính chịu được lực kéo đứt vật liệu Đơn vị tính thông thường là Kg/cm², hay N/mm²

Độ bền (kéo) của bêtông được tăng lên nếu có cốt thép Vật liệu này được tạo thành bằng cách đặt các thanh, dây, lưới trong hỗn hợp bêtông tươi Cốt thép trong khối sẽ làm cho kết cấu chịu kéo, nén, uốn tốt hơn và nếu nứt có phát triển trong bêtông cũng bị ngăn trở bởi cốt thép Sở dĩ thép được dùng làm cốt trong bêtông là vì ngoài có độ bền kéo cao và dẻo thép có hệ số giãn nở nhiệt gần giống như bêtông, không bị ăn mòn nhanh trong môi trường bêtông và có dính kết tương đối chắc với bêtông Sự dính kết càng tốt hơn nếu làm tăng bề mặt tiếp súc và khóa hãm khi trên thanh thép có gân

Độ bền kéo có thể được hiểu như là khi một lực tác động tăng dần đến khi vật liệu dạng sợi hay trụ bị đứt Ở giá trị lực kéo giới hạn cho sự đứt của vật liệu được ghi lại được ký hiệu σk Độ bền kéo được ứng dụng rất nhiều cho các vật liệu trong các lĩnh vực như thiết kế chế tạo máy, xây dựng, khoa học vật liệu Công thức tính toán ứng suất kéo:

FA

 = (2.1) Trong đó F(N) là lực kéo đứt vật liệu có thiết diện A(mm2)

- Ban đầu, khi tải trọng tăng, độ dãn dài tăng theo quy luật đường thẳng và chậm (đoạn OA) Khi bỏ tải trọng, kích thước mẫu lại trở về vị trí ban đầu Giai đoạn này gọi là biến dạng đàn hồi

- Khi tải trọng vượt quá giá trị nhất định (điểm A), biến dạng tăng nhanh, nếu bỏ tải trọng, kích thước mẫu l dài hơn trị số ban đầu lo Giai đoạn này gọi là biến dạng dẻo đi kèm biến dạng đàn hồi (ví dụ: điểm K trên biểu đồ)

- Khi tải trong đạt giá trị lớn nhất (điểm C), trên vùng nào đó của mẫu xuất hiện biến dạng tập trung, tiết diện mẫu giảm nhanh tại đó vết nứt xuất hiện, kích thước vết nứt tăng nhanh và cuối cùng gây phá hủy mẫu Đó là giai đoạn phá hủy

Hình 2.1 Biểu đồ ư ́ ng suất và biến da ̣ng

Từ biểu đồ hình 2.1 và mục 3.9, 3.10 của TCVN 197:2014, trong quá trình thí nghiệm, tính toán ta có các khái niệm:

- Lực lớn nhất ( Fm) là lực lớn nhất mà mẫu thử phải chịu trong quá trình thử

(Đối với các vật liệu không có biểu hiện chảy không liên tục) Xem Hình 2.3 a)

và b)

- Ứng suất là tỷ số của lực và diện tích mặt cắt ngang ban đầu, của mẫu thử tại bất cứ thời điểm nào trong quá trình thử

- Giới hạn chảy : Khi vật liệu kim loại biểu lộ hiện tượng chảy, ứng suất tương

ứng với điểm đạt được trong quá trình thử tại đó xảy ra biến dạng dẻo mà không

có bất cứ sự tăng lên nào của lực

+ Giới hạn chảy trên (ReH) là Giá trị lớn nhất của ứng suất trước khi có sự

giảm lần đầu tiên của lực Xem Hình 2.2

+ Giới hạn chảy dưới (ReL) là Giá trị thấp nhất của ứng suất trong quá trình

chảy dẻo khi bỏ qua bất cứ các ảnh hưởng chuyển tiếp ban đầu nào Xem Hình 2.2

Hình 2.2 Ví dụ về các giới hạn chảy trên và dưới cho các kiểu đường cong

khác nhau

* CHÚ DẪN:

+ e độ giãn dài tương đối

+ R ứng suất

+ ReH giới hạn chảy trên

+ ReL giới hạn chảy dưới

+ a hiệu ứng chuyển tiếp ban đầu

- Giới hạn bền kéo (R m) là Ứng suất tương ứng với lực lớn nhất, F m Xem hình 2.3

c) Trường hợp đặc biệt của trạng thái a ứng suất - độ giãn dài tương đối Hình 2.3 Các kiểu đường cong ứng suất - biến dạng khác nhau để xác định

Phương pháp thử uốn có thể chia thành 3 loa ̣i sau:

- Góc uốn đa ̣t đến góc  đã quy đi ̣nh

- Uốn tới khi 2 ca ̣nh của mẫu thử song song với nhau

- Uốn tới khi 2 ca ̣nh của mẫu tiếp xúc với nhau

- Căn cứ theo yêu cầu kỹ thuâ ̣t của cấu kiê ̣n mà cho ̣n lấy mô ̣t trong các phương pháp trên

2.1.3 Phương pháp thử nghiệm

2.1.3.1 Theo TCVN 198 – 2008, quy đi ̣nh phương pháp xác đi ̣nh khả năng chi ̣u

biê ́n dạng dẻo của vật liê ̣u kim loại bằng thử uốn

a)Nguyên lý thử:

Mẫu có mă ̣t cắt ngang hình tròn, vuông, chữ nhâ ̣t hoă ̣c đa giác được làm biến da ̣ng dẻo bằng uốn, mà không thay đổi hướng của tải ( lực thử ) cho đến khi

đa ̣t được góc uốn xác đi ̣nh Đường tâm của hai chân mẫu sau khi thử nằm trong

mặt phẳng vuông góc với tru ̣c uốn Trường hợp góc uốn 1800, phụ thuô ̣c vào yêu

cầu của tiêu chuẩn sản phẩm, hai mă ̣t bên có thể áp vào nhau hoă ̣c có thể song song cách nhau mô ̣t khoảng xác đi ̣nh

Thử uốn phải thực hiê ̣n trên máy thử hoă ̣c thiết bi ̣ nén với các cơ cấu sau:

- Cơ cấu uốn với hai gối đỡ và mô ̣t chày uốn;

- Cơ cấu uốn với mô ̣t khối chữ V và mô ̣t chày uốn;

- Cơ cấu uốn với mô ̣t bô ̣ ke ̣p

Mẫu thử : Phải sử du ̣ng mẫu có mă ̣t cắt ngang hình tròn, vuông, chữ nhâ ̣t hoă ̣c đa giác để thử Bất kỳ vùng nào có vâ ̣t liê ̣u bi ̣ ảnh hưởng do cắt hoă ̣c cắt bằng ngo ̣n

lử a và hình thức gia công tương tự trong khi chuẩn bi ̣ mẫu thử phải được loa ̣i bỏ Tuy nhiên vẫn chấp nhâ ̣n thử mẫu mà phần bi ̣ ảnh hưởng của nó chưa được loa ̣i

bỏ miễn là kết quả thử đa ̣t yêu cầu

Cạnh mẫu thử hình chữ nhâ ̣t phải được vê tròn tới bán kính không vượt quá giá trị sau:

- 3 mm, khi chiều dày mẫu thử bằng hoă ̣c lớn hơn 50 mm;

- 1,5 mm, khi chiều dày của mẫu thử nhỏ hơn 50 mm và lớn hơn hoă ̣c bằng

10 mm;

- 1 mm khi chiều dày mẫu thử nhỏ hơn 10 mm;

- Vê tròn ca ̣nh phải được thực hiê ̣n sao cho không có ba via ngang, vết xước hoă ̣c vết khuôn, có thể gây tác đô ̣ng xấu đến kết quả thử Tuy nhiên vẫn chấp nhâ ̣n mẫu thử mà các ca ̣nh của nó chưa được vê tròn miễn là kết quả thử đa ̣t yêu cầu

Chiều rô ̣ng của mẫu thử: Trừ khi có quy đi ̣nh khác trong tiêu chuẩn liên quan, chiều rô ̣ng của mẫu thử:

- Bằng chiều rô ̣ng của sản phẩm, nếu chiều rô ̣ng của sản phẩm bằng hoă ̣c nhỏ hơn 20 mm;

- Khi chiều rô ̣ng của sản phẩm lớn hơn 20 mm;

- (20 ± 5) mm đố i với sản phẩm có chiều dày nhỏ hơn 3 mm;

- Từ 20 mm đến 50 mm đối với sản phẩm có chiều dày bằng hoă ̣c lớn hơn

3 mm

Chiều dày của mẫu thử:

- Chiều dày của mẫu thử từ tấm, dải và đi ̣nh hình phải bằng chiều dày của

sản phẩm được thử Nếu chiều dày của sản phẩm lớn hơn 25 mm thì có thể được làm giảm bằng gia công trên mô ̣t bề mă ̣t để đa ̣t được chiều dày không nhỏ hơn 25 mm Mă ̣t không được gia công của mẫu phải đă ̣t ở phần chi ̣u khéo khi

uốn;

- Mẫu thử có mă ̣t cắt ngang hình tròn hoă ̣c đa giác phải bằng mă ̣t cắt ngang

củ a sản phẩm, nếu đường kính ( đối với mă ̣t cắt ngang hình tròn ) hoă ̣c đường

kính vòng tròn nô ̣i tiếp ( đối với mă ̣t cắt ngang hình đa giác ) không lớn hơn 30

mm Khi đường kính hoă ̣c hoă ̣c đường kính vòng tròn nô ̣i tiếp của mẫu lớn hơn

30 mm đến 50 mm, thì có thể được làm giảm tới không nhỏ hơn 25 mm Khi đường kính hoă ̣c đường kính vòng tròn nô ̣i tiếp lớn hơn 50 mm thì phải được

làm giảm tới không nhỏ hơn 25 mm Mă ̣t không được gia công của mẫu phải

đă ̣t ở phần chi ̣u kéo khi uốn Chiều dài của mẫu thử: Phu ̣ thuô ̣c vào chiều dày

củ a mẫu và thiết bi ̣ thử được sử du ̣ng:

Mẫu thử từ sản phẩm rèn, đúc và bán thành phẩm: Kích thước của mẫu thử và cách lấy mẫu phải được xác đi ̣nh rõ trong các yêu cầu chung khi cung cấp, hoặc theo thỏa thuâ ̣n;

b) Quá trình thử:

Phép thử được thực hiê ̣n ở nhiê ̣t đô ̣ thường từ 100C đến 350C Phép thử thực hiện ở điều kiê ̣n được kiểm soát, khi có yêu cầu phải thực hiê ̣n ở nhiê ̣t đô ̣ ( 23 5 )0C

Thử uốn được tiến hành bằng cách sử du ̣ng mô ̣t trong các phương pháp sau như được quy đi ̣nh trong tiêu chuẩn tương ứng:

- Góc uốn quy đi ̣nh đa ̣t được dưới tác du ̣ng của lực thử thích hợp và các điều kiê ̣n đã cho;

- Hai chân củ a mẫu song song nhau và cách nhau mô ̣t khoảng xác đi ̣nh khi chịu tác đô ̣ng của lực thử thích hợp;

- Hai chân củ a mẫu tiếp xúc nhau khi chi ̣u tác đô ̣ng của lực thử thích hợp Khi thử uốn đến góc uốn quy đi ̣nh, mẫu thử phải được đă ̣t trên hai gối đỡ, hoặc trên khối chữ V và lực uốn phải tác đô ̣ng ở giữa hai gối đỡ Góc uốn,  , có thể được tính từ viê ̣c đo lượng di ̣ch chuyển của chày uốn như quy đi ̣nh trong Phu ̣

lục A của TCVN 198 – 2008

- Đối với các phương pháp, lực uốn phải được đă ̣t vào từ từ sao cho sự chảy

dẻo của vâ ̣t liê ̣u xảy ra tự nhiên;

- Nếu không thể uốn trực tiếp mẫu để xác đi ̣nh góc uốn theo cách được mô

tả ở trên, phép thử uốn phải được hoàn thành bằng cách nén trực tiếp trên

các chân mẫu thử;

- Trườ ng hợp thử uốn yêu cầu hai chân song song, đầu tiên mẫu được uốn, sau đó đă ̣t vào giữa hai bàn nén song song của máy ép, ở đó mẫu được

uốn tiếp bằng cách tác du ̣ng lực đến khi đa ̣t được hai chân song song Phép thử có thể thực hiê ̣n có hoă ̣c không có tấm đê ̣m Chiều dày của tấm

đê ̣m phải được xác đi ̣nh trong tiêu chuẩn liên quan hoă ̣c bằng thỏa thuâ ̣n;

- Một phương pháp thử khác là phương pháp uốn trên chảy uốn

2.1.3.2 Theo TCVN 197 – 2014 : Quy định phương pháp thử kéo vật liệu kim

loại và cơ tính được xác định ở nhiệt độ phòng

a) Nguyên lý thử

Thử nghiê ̣m đòi hỏi mẫu thử phải biến da ̣ng dưới tác du ̣ng của lực kéo, thường là dẫn tới đứt gãy, để xác đi ̣nh mô ̣t hoă ̣c nhiều cơ tính Thử nghiê ̣m được thực hiê ̣n ở nhiê ̣t đô ̣ phòng từ 100C đến 350C Các thử nghiê ̣m được thực hiê ̣n trong các điều kiê ̣n có kiểm soát phải được tiến hành ở nhiê ̣t đô ̣ 230C  50C

Mẫu thử : Hình da ̣ng và kích thước của mẫu thử có thể bi ̣ ràng buô ̣c bởi

hình da ̣ng và các kích thước của sản phẩm kim loa ̣i được dùng để lấy mẫu thử

Mẫu thử thường được gia công cơ mô ̣t vâ ̣t mẫu từ sản phẩm hoă ̣c phôi dâ ̣p hoặc đúc Tuy nhiên, các sản phẩm có mă ̣t cắt ngang đồng đều ( các sản phẩm

hình, thanh, dây ) và cũng như các mẫu thử đúc ( nghĩa là đối với gang và hợp kim kim loại màu ) có thể được thử mà không phải qua gia công

Mặt cắt ngang của các mẫu thử có thể là tròn, vuông, chữ nhâ ̣t, hình khuyên hoặc trong các trường hợp đă ̣c biê ̣t, có thể là mô ̣t số mă ̣t cắt ngang đồng nhất khác

Các mẫu thử được ưu tiên có quan hê ̣ trực tiếp có quan hê ̣ giữa chiều dài

cũ ban đầu L0 và diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang ban đầu S0 được biểu thi ̣ bằng phương trình L0 =k S0 , trong đó k là hê ̣ số tỷ lê ̣ và được go ̣i là các mẫu thử tỷ lê ̣ Giá trị được chấp nhâ ̣n trên toàn thế giới đối với k là 5,65 Chiều dài cũ ban đầu không được nhỏ hơn 15 mm Khi diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang của mẫu thử quá nhỏ so

vớ i yêu cầu này để đáp ứng k=5,65 thì có thể sử đu ̣ng mô ̣t giá tri ̣ cao hơn ( ưu tiên là 11,3 ) hoă ̣c mô ̣t mẫu thử không tỷ lê ̣

Đối với các mẫu thử không tỷ lê ̣, chiều dài cũ ba ̣n đầu L0 không phụ thuô ̣c

vào diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang ban đầu S0.

Các mẫu thử qua gia công cơ phải có bán kính chuyển tiếp giữa các đầu

kẹp và phần song song nếu chúng có các kích thước khác nhau Các kích thước

củ a các bán kính chuyển tiếp rất quan tro ̣ng và nên được quy đi ̣nh trong đă ̣c tính

vật liê ̣u Các đầu ke ̣p có thể có hình da ̣ng bất kỳ để thích hợp với các ngàm ke ̣p

củ a máy thử Đường tru ̣c của mẫu thử phải trùng với đường tru ̣c đă ̣t lực Chiều

dài của phần song song L0 hoặc trong trường hợp mẫu thử không có bán kính chuyển tiếp, chiều dài tự do giữa các chấu ke ̣p phải luôn luôn lớn hơn chiều dài

cũ ban đầu L0.

Mẫu thử không gia công: Nếu mẫu thử gồm có mô ̣t chiều dài không được gia công cơ củ a sản phẩm hoă ̣c mô ̣t thanh thử nghiê ̣m không qua gia công cơ, chiều dài tự do giữa các chấu ke ̣p phải thích hợp để va ̣ch dấu đo ở mô ̣t khoảng

cách thích hợp từ các chấu ke ̣p Các mẫu thử đúc phải có bán kính chuyển tiếp giữa các đầu ke ̣p và phần song song Các kích thước của bán kính chuyển tiếp

này rất quan tro ̣ng nên được quy đi ̣nh trong tiêu chuẩn sản phẩm Các đầu ke ̣p có thể có hình da ̣ng bất kỳ để thích hợp với các chấu ke ̣p của máy thử, chiều dài của phần song song L0 phải luôn luôn lớn hơn chiều dài cũ ban đầu L0.

Chuẩn bị mẫu thử: Các mẫu thử phải được lấy và chuẩn bi ̣ phù hợp với các yêu cầu của các tiêu chuẩn có liên quan cho các vâ ̣t liê ̣u khác nhau:

- Xác đi ̣nh diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang ban đầu: Các kích thước có liên quan

củ a mẫu thử nên được đo ở các mă ̣t cắt ngang vuông góc với đường tru ̣c do ̣c trong vù ng giữa của phần song song của mẫu thử Nên sử du ̣ng ít nhất là ba mă ̣t

cắt ngang Diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang ban đầu S0 là diê ̣n tích trung bình của mă ̣t cắt ngang và phải được tính toán từ các giá tri ̣ đo của các kích thước thích hợp Đô ̣ chính xác của tính toán này phu ̣ thuô ̣c vào tính chất và loa ̣i mẫu thử;

- Đánh dấu chiều dài cũ ban đầu: Mỗi đầu của chiều dài cũ ban đầu L0 phải được đánh dấu bằng các va ̣ch dấu có nét mảnh hoă ̣c các đường va ̣ch nhưng không tạo ra các rãnh có thể dẫn đến sự phá hủy sớm Đối vưới các mẫu thử tỷ lê ̣, giá tri ̣ tính toán của chiều dài cũ ban đầu có thể làm tròn tới bô ̣i số gần nhất của 5

mm, vớ i điều kiê ̣n đô ̣ chênh lê ̣ch giữa chiều dài cũ tính toán và chiều dài cũ được đánh dấu nhỏ hơn 10% L0 Chiều dài cũ ban đầu phải được đánh dấu đến đô ̣ chính xác 1% Nếu chiều dài phần song song, Lc lớn hơn nhiều so với chiều dài

cũ ban đầu chẳng ha ̣n như đối với mẫu thử không qua gia công cơ, có thể đánh

dấu mô ̣t loa ̣t các chiều dài cũ phủ chờm lên nhau Trong mô ̣t số trường hợp, có thể vẽ trên bề mă ̣t của mẫu thử mô ̣t đường song song với đường tru ̣c do ̣c và các chiều dài đo được đánh dấu do ̣c theo đường ray

Mẫu thử phải được ke ̣p chă ̣t bằng các phương pháp thích hợp như các chấn chấu ke ̣p có ren vít, các mă ̣t chấu ke ̣p song song hoă ̣c các cơ cấu ke ̣p có gờ (vai)

Nên cố gắng để đảm bảo cho các mẫu thử được ke ̣p giữ sao cho lực tác du ̣ng theo chiều tru ̣c để giảm sự uốn cong tới mức đô ̣ tối thiểu Yêu cầu này đă ̣c biê ̣t quan trong khi thử vâ ̣t liê ̣u giòn hoă ̣c khi xác đi ̣nh giới ha ̣n dẻo (đô ̣ giãm dẻo), giới ha ̣n

dẻo (đô ̣ giãn dài tổng) hoă ̣c giới ha ̣n chảy

Để có được mẫu thử thẳng và bảo đảm đô ̣ thẳng hàng của mẫu thử và đồ

gá ke ̣p, có thể tác du ̣ng mô ̣t lực sơ bô ̣ với điều kiê ̣n là lực này không vượt quá

một giá tri ̣ tương đương với 5% giới ha ̣n chảy quy đi ̣nh hoă ̣c yêu cầu Nên thực hiện viê ̣c điều chỉnh đô ̣ giãn có tính đến ảnh hưởng của lực tác du ̣ng sơ bô ̣

b Phương pháp thử:

Phương pháp thử dựa trên điều khiển tốc đô ̣ biến da ̣ng (phương pháp A)

Được sử du ̣ng để giảm tới mức tối thiểu sự thay đổi của các tốc đô ̣ thử trong khi xác đi ̣nh các thông số nha ̣y cảm với tốc đô ̣ biến da ̣ng và giảm tới mức

tối thiểu đô ̣ không đảm bảo đo của các kết quả thử:

Trong điều này mô tả hai loại điều khiển tốc độ biến dạng khác nhau Thứ nhất là điều khiển bản thân tốc độ biến dạng,

Le

e dựa trên liên hệ ngược thu được

từ một máy đo độ giãn Thứ hai là điều khiển tốc độ biến dạng được đánh giá trên phần song song,

Le

e , đạt được bằng điều khiển tốc độ con trượt đầu kéo ở tốc độ bằng tốc độ biến dạng yêu cầu nhân với chiều dài phần song song

Nếu vật liệu có trạng thái biến dạng đồng nhất và lực thường duy trì không đổi, tốc độ biến dạng, e và tốc độ biến dạng được đánh giá trên phần .Lesong song,

Le

e xấp xỉ bằng nhau Sự khác biệt xuất hiện nếu vật liệu xảy ra chảy dẻo không liên tục hoặc có răng cưa (ví dụ, một số loại thép và các hợp kim AlMg trong phạm vi giãn dài tại điểm chảy hoặc các vật liệu xảy ra chảy dẻo có răng cưa giống như hiệu ứng Portevin - Le Chatilier) hoặc nếu xảy ra sự thắt Nếu lực tăng lên, tốc độ biến dạng được đánh giá có thể thấp hơn một cách đáng

kể so với tốc độ biến dạng cần có do biến dạng đàn hồi của máy thử

Tốc độ thử phải tuân theo các yêu cầu sau:

- Trong phạm vi đến và bao gồm việc xác định ReH, Rp hoặc Rt, phải áp dụng tốc độ biến dạng quy định,

Le

e Trong phạm vi này, để loại bỏ ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi của máy thử kéo, việc sử dụng một máy đo độ giãn được kẹp trên mẫu thử là cần thiết để có sự điều khiển chính xác cho tốc độ biến dạng (đối với các máy thử không thể điều khiển được bằng tốc độ biến dạng, có thể dùng phương pháp đánh giá tốc độ biến dạng trên chiều dài phần song song,e.Le)

- Trong quá trình chảy dẻo không liên tục, nên áp dụng tốc độ biến dạng được đánh giá trên chiều dài phần song song, e Trong phạm vi này, không thể .Leđiều khiển tốc độ biến dạng khi sử dụng máy đo độ giãn được kẹp chặt trên mẫu thử bởi vì sự chảy cục bộ có thể xảy ra ở ngoài chiều dài cữ của máy đo độ giãn Tốc độ biến dạng được đánh giá trên chiều dài phần song song có thể được duy trì trong phạm vi này một cách chính xác khi sử dụng một tốc độ con trượt đầu kéo không đổi, vc :

Lc

v =L e

o e là tốc độ biến dạng được đánh giá trên chiều dài phần song song .Lc

o Lc là chiều dài phần song song

- Trong phạm vi theo sau Rp hoặc Rt hoặc kết thúc sự chảy dẻo có thể sử dụng

.

Le

e hoặc

Lc

e Việc sử dụng

Lc

e được khuyến nghị để tránh bất cứ vấn đề nào của điều khiển có thể xuất hiện nếu sự thắt xảy ra bên ngoài chiều dài cữ của máy đo độ giãn

Trong quá trình chuyển mạch sang tốc độ biến dạng khác hoặc chế độ điều khiển khác, không nên đưa vào đường cong ứng suất - biến dạng các điểm không liên tục có thể làm biến dạng các giá trị Rm, Ag hoặc Agt Ảnh hưởng này có thể được giảm đi bằng cách chuyển mạch dần, thích hợp giữa các tốc độ

Hình dạng của đường cong ứng suất - biến dạng trong phạm vi tăng bền cơ học cũng có thể chịu ảnh hưởng của tốc độ biến dạng Tốc độ thử được sử dụng nên được lập thành tài liệu

Tốc độ biến dạng để xác định giới hạn chảy trên, R eH hoặc các tính chất của giới hạn dẻo, R p và R t

Tốc độ biến dạng,

Le

e phải được giữ không đổi tới mức có thể thực hiện được và bao gồm việc xây dựng ReH hoặc Rp hoặc Rt Trong quá trình xác định các tính chất này của vật liệu, tốc độ biến dạng,

Le

e phải ở một trong hai phạm vi quy định sau

- Phạm vi 1:

.

1 Le

e =0, 00007s− với dung sai tương đối ±20%

- Phạm vi 2:

.

1 Le

e =0, 00025s− với dung sai tương đối ±20% (được khuyến nghị trừ khi có quy định khác)

Nếu máy thử không thể điều khiển được tốc độ biến dạng một cách trực tiếp, phải sử dụng tốc độ biến dạng được đánh giá trên chiều dài phần song song, ,

nghĩa là tốc độ không đổi của con trượt đầu kéo Tốc độ này phải được tính toán theo phương trình vc =L ec .Lc

Tốc độ biến dạng hợp thành trên mẫu thử sẽ thấp hơn tốc độ biến dạng quy định bởi vì không xem xét đến biến dạng đàn hồi của máy thử Giải thích được cho trong Phụ lục F TCVN 197 -2014

Tốc độ biến dạng để xác định giới hạn chảy dưới, R eL và độ giãn tương đối tại điểm chảy A e

Tiếp sau sự phát triển giới hạn chảy trễ , tốc độ biến dạng được đánh giá trên chiều dài phần song song,

Le

e phải được duy trì ở một trong hai phạm vi quy định tới khi sự chảy dẻo không liên tục đã kết thúc

- Phạm vi 1:

.

1 Lc

e =0, 00025s− với dung sai tương đối ±20% (được khuyến nghị khi xác định ReL)

- Phạm vi 2:

.

1 Le

e =0, 002s− với dung sai tương đối ±20%

Tốc độ biến dạng để xác định giới hạn bền kéo, R m , độ giãn dài tương đối sau khi đứt, A, độ giãn dài tương đối tổng ở lực lớn nhất, A gt độ giãn dẻo tương đối ở lực lớn nhất, A g và độ thắt tương đối, Z

Sau khi xác định các tính chất giới hạn chảy/giới hạn dẻo yêu cầu, tốc độ biến dạng được đánh giá trên chiều dài phần song song,

Phương pháp thử dựa trên tốc đô ̣ ứng suất (phương pháp B)

Các tốc độ thử nghiệm phải tuân theo các yêu cầu sau tùy thuộc vào tính chất của vật liệu Trừ khi có quy định khác, có thể sử dụng bất cứ tốc độ thuận tiện nào của thử nghiệm tới một ứng suất tương đương với một nửa giới hạn chảy quy định Các tốc độ thử ở phía trên điểm này được quy định dưới đây

Giới hạn chảy và giới hạn dẻo:

- Giới hạn chảy trên, ReH : Tốc độ của con trượt đầu kéo của máy phải được giữ không đổi tới mức có thể thực hiện được và trong phạm vi các giới hạn tương đương với các tốc độ ứng suất

- Giới hạn chảy dưới, ReL: Nếu chỉ xác định giới hạn chảy dưới, tốc độ biến dạng trong quá trình chảy của phần song song của mẫu thử phải ở giữa 0,00025s-

1 và 0,0025s-1 Tốc độ biến dạng trong phần song song phải được giữ không đổi tới mức có thể thực hiện được Nếu tốc độ này không thể trực tiếp điều chỉnh được thì phải được cố định bằng cách điều chỉnh ứng suất ngay trước khi bắt đầu chảy, các bộ điều khiển của máy không được điều chỉnh thêm tới khi hoàn thành quá trình chảy Trong bất cứ trường hợp nào tốc độ ứng suất trong phạm vi đàn hồi cũng không được vượt quá các tốc độ lớn nhất cho trong Bảng 3 TCVN 198 – 2014

Giới hạn dẻo (độ giãn dẻo) và giới hạn dẻo (độ giãn dài tổng), Rp và Rt

- Tốc độ của con trượt đầu kéo của máy phải được giữ không đổi tới mức

có thể thực hiện được và trong các giới hạn tương đương với các tốc độ ứng suất trong Bảng 3 TCVN 197 -2014 trong phạm vi đàn hồi

- Trong phạm vi dẻo và đến giới hạn dẻo (độ giãn dẻo hoặc độ giãn dài tổng), tốc độ biến dạng không được vượt quá 0,0025s-1

Giới hạn bền kéo, Rm, độ giãn dài tương đối sau khi đứt, A, độ giãn dài tương đối tổng ở lực lớn nhất Agt, độ giãn dẻo tương đối ở lực lớn nhất, Ag và độ thắt tương đối, Z

- Sau khi xác định các tính chất của giới hạn chảy/giới hạn dẻo yêu cầu, tốc

độ thử có thể được tăng lên tới một tốc độ biến dạng (hoặc tốc độ tương đương của con trượt đầu kéo) không lớn hơn 0,006s-1

- Nếu chỉ đo giới hạn bền kéo của vật liệu thì có thể sử dụng tốc độ biến dạng trong suốt quá trình thử và tốc độ này không được vượt quá 0,008s-1

2.1.3.3 Theo TCVN 1651 – 2008

a) The ́ p thanh tròn trơn, thép thanh vằn

Thư ̉ kéo: Thử kéo được tiến hành phù hợp với ISO 15630 – 1:

- Để xác đi ̣nh đô ̣ giãn sau khi đứt A5 chiều dài cữ ban đầu của mẫu thử phải

bằng 5 lần đường kính danh nghĩa;

- Để xác đi ̣nh đô ̣ giãn dài tổng ứng với lực lớn nhất, Agt phải đánh dấu các khoảng cách bằng nhau trên chiều dài bất kỳ của mẫu thử Khoảng cách giữa các đâu là 20 mm, 10 mm hoă ̣c 5 mm tùy thuô ̣c vào đường kính thanh thép;

- Để xác đi ̣nh các tính chất kéo, phải sử du ̣ng diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang danh nghĩa của thanh thép;

Thư ̉ uốn:

- Thử uốn được tiến hành phù hợp với ISO 15630 – 1 ;

- Mẫu thử được uốn đến góc từ 1600 và 1800 bằng gối uốn

Tha ̀ nh phần hóa học:

- Thông thườ ng, thành phần hóa ho ̣c được xác đi ̣nh bằng các phương pháp quang phổ

- Khi có tranh chấp về phương pháp phân tích, thành phần hóa ho ̣c phải được xác đi ̣nh bằng phương pháp tro ̣ng tài thích hợp được quy đi ̣nh ta ̣i mô ̣t trong

số các Tiêu chuẩn quốc tế được liê ̣t kê trong ISO/TR 9769

b) Lưới thép hàn:

Thư ̉ kéo: Các tính chất thử kéo phải được xác đi ̣nh theo TCVN 197 Mẫu

thử phải có chiều dài tính bằng 5 lần đường kính danh nghĩa và ít nhất phải có

một dây dài cha ̣y qua Khoảng cách giữa hai đầu că ̣p ít nhất phải bằng 20 lần đường kính danh nghĩa và không được nhỏ hơn 180 mm Trong lưới day thép, dây không thử phải cắt đi khoảng 20 mm kể từ mối hàn Để tính giới ha ̣n chảy và giớ i ha ̣n bền kéo phải dùng diê ̣n tích mă ̣t cắt ngang danh nghĩa

Thư ̉ uốn: Tiến hành theo TCVN 6287

- Mẫu thử phải được lấy từ dây to nhất trong kết cấu đối với dây đơn ở cả hai hướng Trong trường hợp kết cấu dây kép thì mẫu thử phải lấy từ dây

kép

- Chiều dài của mẫu thử ít nhất phải bằng 200 mm và nó không được chứa

các day dài cha ̣y qua trong đoa ̣n chiều dài thử uốn

2.2 Đánh giá sự phù hợp các chỉ tiêu cơ lí của cốt thép so với các chỉ tiêu thiết kế công trình và các tiêu chuẩn qui định

2.2.1 Qui định chung

Chứng nhận và kiểm tra thép cốt bê tông phải được thực hiện: Theo một hệ thống chứng nhận do cơ quan bên ngoài giám sát; Theo một phép thử của việc cung cấp đặc biệt

Nhà sản xuất phải thực hiện số các phép thử tăng dần (kiểm tra nội bộ và bên ngoài) trong một thời gian đủ dài (giữa 6 tháng và 1 năm) Nhà sản xuất phải tăng gấp đôi phạm vi thử được quy định đối với kiểm tra nội bộ Trong thời gian này, kiểm tra bên ngoài phải được tăng cường hơn so với quy định

Toàn bộ các kết quả kiểm tra nội bộ và bên ngoài phải được đánh giá riêng và

so sánh với nhau Mức độ chất lượng dài hạn được xác định bằng các phương pháp thống kê thích hợp phải phù hợp với các yêu cầu quy định, nếu như giá trị đặc trưng này có quy định trong tiêu chuẩn sản phẩm

Sau khi cơ quan chứng nhận đánh giá một cách chắc chắn các kết quả thử, nhà sản xuất được trao giấy phê duyệt

2.2.2 Hệ thống chứng nhận

Trong trường hợp theo mô ̣t hê ̣ thống chứng chỉ thì viê ̣c chứng nhâ ̣n và kiểm tra phải được thực hiê ̣n theo ISO 10144

Thử tính phù hợp:

- Kiểm tra các điều kiện sản xuất;

- Lấy mẫu và kiểm tra các mẫu thử;

- Kiểm tra mức độ chất lượng dài hạn;

- Nếu kết quả thử trong một giai đoạn không thỏa mãn thì phải thử lại đối với tất cả các giai đoạn Thử tính thích hợp phải áp dụng riêng cho từng mác thép

và từng phương pháp sản xuất Nếu mác thép được sản xuất bằng các quá trình khác nhau, thì thử tính thích hợp phải được thực hiện với toàn bộ các quá trình này

Kiểm tra nội bộ của nhà sản xuất:

- Kiểm tra đại diện của tất cả các lô trong quá trình sản xuất liên tục;

- Xác định mức chất lượng dài hạn

Kiểm tra do cơ quan bên ngoài tiến hành:

- Cơ quan chứng nhận có thể ủy quyền cho cơ quan kiểm tra thực hiện việc kiểm tra bên ngoài và giám sát Cơ quan kiểm tra phải đáp ứng các yêu cầu của TCVN 5957;

- Các kết quả kiểm tra bên ngoài phải được ghi trong bản báo cáo giám sát

để gửi đến cơ quan chứng nhận Nếu các kết quả chỉ ra rằng sản xuất không đạt, thì phải có các biện pháp xử lý thích hợp tùy thuộc vào loại và sự quan trọng của các sai sót, ví dụ như: Thông báo cho nhà sản xuất; Tăng cường việc kiểm tra (tăng tần suất thử nghiệm); Yêu cầu thay đổi các điều kiện sản xuất; Hủy bỏ sự phê duyệt

Tài liệu cung cấp để chứng nhận sự phù hợp:

- Thép làm cốt bê tông được sản xuất theo các yêu cầu của tiêu chuẩn sản phẩm tương ứng và phải đảm bảo chất lượng như được mô tả, tài liệu được cung cấp bao gồm thông tin sau đây: Tên nhà máy (xưởng) sản xuất; Ký hiệu hoặc số hiệu của xưởng; Cơ quan bên ngoài thực hiện việc giám sát; Đường kính danh

nghĩa; Ký hiệu theo tiêu chuẩn sản phẩm; Số lượng được cung cấp; Ngày tháng năm sản xuất; Người nhận

- Khi thép cốt được phân phối qua cơ sở kinh doanh hoặc xưởng tạo hình, cơ sở kinh doanh hoặc xưởng tạo hình phải xác nhận trong tài liệu phân phối rằng thanh thép cốt chỉ có nguồn gốc từ nhà máy sản xuất được thực hiện việc giám sát chất lượng theo các yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 10144

2.2.3 Báo cáo kết quả

2.2.3.1 Kiểm tra theo dâ ́u hiê ̣u đi ̣nh lượng

Đối với các tính chất được quy đi ̣nh là các giá tri ̣ đă ̣c trưng thì phải xác đi ̣nh những giá tri ̣ sau:

- Tất cả các giá tri ̣ riêng, xi củ a 15 mẫu thử ( n=15)

- Giá tri ̣ trung bình, m ( n=15) 15

- Sai lệch chuẩn, s ( n=15) 15

Lô thử phù hợp với các yêu cầu nếu điều kiê ̣n nêu dưới đây thỏa mãn tất cả

các tính chất : m15−2,33 s 15 : fk

- f : Giak ́ tri ̣ đă ̣c trưng quy đi ̣nh;

- 2,33 là giá tri ̣ của chỉ số chấp nhâ ̣n k, với n=15 và tỷ lê ̣n hỏng 5% (p=0,95) vớ i xác suất 90% (1− =0,90);

k  thì phép thử có thể 2tiếp tu ̣c Trong trường hợp này phải thử 45 mẫu tiếp theo lấy từ các thanh khác nhau trong lô thử, như vâ ̣y có tổng số 60 kết quả thử (n=60);

Lô thử được coi là thỏa mãn các yêu cầu nếu điều kiê ̣n

m −1,93 s  được thỏa mãn: 1,93 là giá tri ̣ của chỉ số chấp nhâ ̣n, k, đối với fn=60 và tỷ lê ̣ hỏng bằng 5% (p=0,95) vớ i xác suất bằng 90% (1− =0,90)

2.2.3.2 Kiểm tra theo dâ ́u hiê ̣u loại trừ

Khi các tính chất thử được quy đi ̣nh như giá tri ̣ lớn nhất hay nhỏ nhất thì tất

cả các kết quả được xác đi ̣nh trên 15 mẫu thử phải thỏa mãn các yêu cầu tiêu chuẩn

sản phẩm Trong trường hợp này lô thử được đánh giá là thỏa mãn các yêu cầu

Các phép thử có thể tiếp tu ̣c khi nhiều nhất có hai kết quả không phù hợp điều kiện Trong trường hợp này phải thử 45 mẫu thử tiếp theo từ các thanh khác nhau

trong lô thử như vâ ̣y sẽ có tổng số 60 kết quả thử Lô thử thỏa mãn các yêu cầu

nếu có nhiều nhất 2 trong số 60 kết quả không thỏa mãn các điều kiê ̣n này

2.3 Phân tích độ tin cậy của thành phần hệ thống

Trạng thái giới hạn là trạng thái ngay trước khi sự cố xảy ra Độ tin cậy là xác suất mà trạng thái giới hạn không bị vượt qua Người ta thường dùng các trạng thái giới hạn để xây dựng, thành lập các hàm tin cậy Công thức tổng quát của một hàm tin cậy có dạng 2.2

Trong đó:

+ R – Độ bền hay khả năng kháng hư hỏng;

+ S – Tải trọng hay khả năng gây hư hỏng

Việc tính toán xác suất phá hỏng của một thành phần được dựa trên hàm tin cậy của từng cơ chế phá hỏng Hàm tin cậy Z được thiết lập căn cứ vào trạng thái giới hạn tương ứng với cơ chế phá hỏng đang xem xét và là hàm của nhiều biến và tham số ngẫu nhiên Theo đó, Z<0 được coi là có hư hỏng xảy ra và hư hỏng không xảy ra nếu Z nhận các giá trị còn lại (Z≥0)

Trạng thái giới hạn là trạng thái mà tại đó Z=0 trong mặt phẳng RS; đây được coi là biên sự cố

Xác suất phá hỏng được xác định: Pf = P(Z≤0) = P(S≥R)

Độ tin cậy được xác định là : P(Z>0) = 1-Pf

Trường hợp đơn giản, hàm tin cậy tuyến tính với các biến ngẫu nhiên

cơ bản phân bố chuẩn, việc tính toán xác suất xảy ra sự cố thông qua hàm phân phối tiêu chuẩn N(-) bằng cách sử dụng các giá trị kỳ vọng Z, độ lệch chuẩn Z và chỉ số độ tin cậy =Z/Z của hàm tin cậy

Hàm tin cậy biểu diễn trong mặt phẳng RS và xác suất xảy ra sự cố

và chỉ số độ tin cậy được định nghĩa trên Hình 2.4, Hình 2.5

Hình 2.4 Hàm tin cậy biểu diễn

S

Điểm nằm trong miền sự cố với mật độ xác suất lớn nhất được coi là điểm thiết kế Thông thường điểm này nằm trên đường biên sự cố Điểm thiết kế đóng vai trò quan trọng trong ước lượng xác suất xảy ra sự cố

Tính toán độ tin cậy theo phương pháp ngẫu nhiên được phân thành 3 cấp độ I, II, III

2.4 Cơ sở toán học của phương pháp ngẫu nhiên

2.4.1 Tính toán cấp độ I

Một cách tổng quát, hiện nay các thiết kế được dựa vào các tiêu chuẩn và hướng dẫn thiết kế Trong đó các thông số độ bền được gia giảm bằng các hệ số đặc trưng, các thông số tải trọng được gia tăng bằng các hệ

số tải trọng Thể hiện theo công thức 2.3

Sγγ

R

S R

+ S – Hệ số an toàn của tải trọng

Các giá trị đặc trưng của thông số độ bền và tải trọng được tính theo công thức 2.4

S S S

R R R

σkμS

σkμR+

“Điểm thiết kế là điểm nằm trong miền sự cố với mật độ xác suất kết hợp của độ bền và tải trọng là lớn nhất” Vì vậy mà giá trị độ bền và tải trọng tại điểm sự cố gần với giá trị tại điểm thiết kế:

( S S)

S S S S

*

R R R R R R

*

βVα1μβσαμS

βVα1μβσαμR

+

=+

=

+

=+

=

Thế công thức 2.5 vào 2.4 được hệ phương trình của các hệ số an toàn thành phần 2.6

S S

S S

* S

R R

R R

* R

V k 1

βV α 1 S

S γ

βV α 1

V k 1 R

R γ

R R

σσ

σα

Tùy thuộc dạng hàm tin cậy và phân bố các biến ngẫu nhiên cơ bản

mà các trường hợp tính toán cấp độ này bao gồm:

+ Trường hợp (1): Hàm tin cậy tuyến tính với các biến ngẫu nhiên cơ bản phân bố chuẩn;

+ Trường hợp (2): Hàm tin cậy phi tuyến;

+ Trường hợp (3): Các biến cơ bản không phân bố chuẩn;

+ Trường hợp (4): Các biến ngẫu nhiên cơ sở phụ thuộc

* Trường hợp (1) - Hàm tin cậy tuyến tính với các biến ngẫu nhiên cơ bản

μaμaμ

n 1

2 1

1 2 X n X X

1 j

j i j

 − = − 

=



z z z

z

σ

μ Φ σ

μ 0 Φ 0)

* Trường hợp (2) - Hàm tin cậy phi tuyến

Trường hợp hàm tin cậy là hàm phi tuyến của một số biến cơ bản độc lập có phân bố chuẩn thì hàm này sẽ không phân bố chuẩn Có thể sử dụng phương pháp khai triển Taylor (lấy 2 số hạng đầu tiên của đa thức) để xác định hàm tin cậy Z gần đúng Biểu thức gần đúng có dạng 2.11

X

g)

Xg(

)Xg(



=

(2.11) Biểu thức gần đúng trên của Z là tuyến tính nên theo định lý giới hạn trung tâm thì Z phân bố chuẩn Khi đó kỳ vọng và độ lệch chuẩn của hàm

độ tin cậy có thể được tính gần đúng với giá trị kỳ vọng và độ lệch chuẩn của hàm tuyến tính hóa theo công thức 2.12, 2.13

X

g)

Xg(

X 0 i

1 i

X 0 i z

0i X 0 n

1

0

z z

i

i σ X X

g σ

) X )(μ X ( X

g )

X g(

σ

μ β

X X X X 1

X X X

i n 2 1

n 2 1

σ, μμ,μXg

, μμ,μgβ

Qua biểu thức 2.14 nhận thấy rằng việc tính toán giá trị gần đúng của

 thông qua tuyến tính hóa hàm tin cậy phụ thuộc vào việc lựa chọn điểm tuyến tính hóa của hàm Nhưng theo Hasofer và Lind thì chỉ số độ tin cậy không phụ thuộc vào hàm tin cậy có phải là hàm tuyến tính không Vì vậy, cần tuyến tính hóa hàm Z tại đúng điểm thiết kế (điểm thiết kế là điểm nằm trên biên sự cố với khoảng cách đến gốc tọa độ là ngắn nhất) Có nhiều phương pháp để tìm điểm thiết kế thông qua quá trình lặp, nhưng có hai phương pháp thường dùng là phương pháp giải tích và phương pháp số

- Phương pháp đầu tiên dựa vào việc chuẩn hóa hàm tin cậy thành hàm của các biến tiêu chuẩn Tọa độ của điểm thiết kế là:

(U*1,U*2, ,U*n)=(α1β,α2β, ,αnβ) và

1

* 1 X

*

X = + (2.16) Điểm thiết kế và giá trị  tìm được dựa vào quá trình lặp để giải các biểu thức:

( ) ( ) 2

n

1

i i

β U f

β U

f α

Trường hợp này giá trị i được tính theo công thức 2.18

( ) ( )

( )

z

X

* i n

1 j

σ

σ X g X σ

X g X

σ X g X α

*

i μ αβα

* Trường hợp (3) – Các biến cơ sở không tuân theo luật phân bố chuẩn

Nếu bài toán liên quan đến các biến cơ sở ngẫu ngiên không phân bố chuẩn thì hàm tin cậy cũng không phân bố chuẩn Để có thể áp dụng được phương pháp gần đúng cấp độ II thì cần phải biến đổi các biến cơ sở này thành các biến cơ sở phân bố chuẩn Khi đó biểu thức 2.20 sau phải thỏa mãn tại điểm thiết kế:

( ) ( )* *

F = (2.20) Hay

 ( )* 

X 1

*

XFΦ

X

*

UΦF

Trong đó:

+ -1 – Hàm ngược của hàm phân bố tiêu chuẩn;

+ FX-1 – Hàm ngược của hàm phân bố xác suất của biến X;

Phương pháp biến đổi này có thể làm phức tạp hóa hàm độ tin cậy đơn giản ban đầu Rackwitz và Fiessler đưa ra phương pháp chuyển đổi một

biến ngẫu nhiên có luật phân bố tùy ý sang phân bố chuẩn Giả thiết rằng giá trị thực và giá trị xấp xỉ của hàm mật độ xác suất cũng như hàm phân

bố xác suất là tương đương nhau tại điểm thiết kế, ta có:

' x

* ' x

* X

' x

' x

*

* X

σ

μ X σ

1 X f

σ

μ X Φ X F



(2.22)

Trong đó:

+  – Hàm mật độ xác suất phân bố tiêu chuẩn;

Giải hệ phương trình trên thu được:

X

* X 1

* ' X

* X

* X

1 '

X

σXFΦXμ

Xf

XFΦσ

Từ hệ phương trình 2.23 cho thấy, độ lệch chuẩn và trung bình giá trị xấp

xỉ của hàm phân bố chuẩn phụ thuộc vào giá trị của X tại điểm thiết kế Do đó, trong quá trình tính toán lặp điểm thiết kế và chỉ số độ tin cậy cần phải tính luôn giá trị mới của ’x , ’x tại mỗi bước

* Trường hợp (4) – Các biến ngẫu nhiên cơ sở phụ thuộc

Nếu các biến ngẫu nhiên cơ sở là phụ thuộc thì chúng phải được biến đổi sang dạng biến độc lập Nếu tồn tại một hàm liên hệ thể hiện sự phụ thuộc giữa các biến thì có thể rút gọn các biến trong hàm tin cậy Trong nhiều trường hợp không xác định được chính xác mối liên hệ giữa các biến, khi đó cần thiết phải biểu diễn bằng các mối tương quan thống kê Trong những trường hợp như vậy, các biến cơ sở có thể biến đổi được Phương pháp biến đổi tổng quát được sử dụng rộng rãi là Rosenblatt – Tranformation

Phương pháp biến đổi Rosenblatt dựa trên hàm mật độ xác suất kết hợp của một vector thống kê với các biến cố phụ thuộc Bắt đầu bằng hàm mật độ xác suất của một vector có n biến ngẫu nhiên, ta có thể xác định các hàm mật độ xác suất của n vector thành phần bằng tích phân

2.4.3 Tính toán cấp độ III

Nền tảng của phương pháp tính toán xác suất xảy ra sự cố cấp độ III

là mô phỏng toán học các khoảng tập hợp con xác suất liên quan đến sự cố

Nếu hàm mật độ xác suất kết hợp fR,S(R, S) của độ bền R với tải trọng S đã biết thì xác suất xảy ra sự cố có thể được tính theo phương pháp tích phân:

f f (R, S)dRdS P

0 Z

  



=

0 Z

n 2 1 n 2 1 X , , X , X

f f (X , X , , X )dX dX dX P

n 2

n 2 1 n X 2 X 1 X

f f (X )f (X ) f (X )dX dX dX P

n 2

Về nguyên tắc các phép tích phân này được xác định bằng phương pháp giải tích, nhưng đối với các bài toán kĩ thuật bằng cách này rất hạn chế Vì vậy, giải pháp thông thường là tính toán sử dụng các phương pháp

số Có hai phương pháp được sử dụng nhiều là phương pháp tích phân số và phương pháp Monte Carlo.Điểm thiết kế được xác định là điểm nằm trong không gian sự cố với mật độ xác suất kết hợp là lớn nhất Điểm này có thể được tìm ra bằng phương pháp tích phân số học và mô phỏng thông qua xác định mật độ xác suất của từng điểm theo qui trình lặp