Luận văn thạc sĩ phân tích tính chất cơ lí của cốt thép sử dụng tại một số công trình xây dựng tại nha trang

Nhằm đưa ra kết luận đánh giá về chất lượng thép sử dụng trong một số công trình xây dựng tại thành phố Nha Trang, đề tài đã đề xuất việc thu thập số liệu thí nghiệm kéo cốt thép của các

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM THANH KHIẾT

PHÂN TÍCH TÍNH CHẤT CƠ LÍ CỦA CỐT THÉP SỬ DỤNG TẠI MỘT SỐ

CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TẠI NHA TRANG

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

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

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 Nếu không đúng như đã nêu trên, Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình

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 cần thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp và nội dung nghiên cứu 3

5 Kết quả dự kiến 3

6 Kết cấu luận văn 4

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU CỐT THÉP CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÕA 5

1.1 Khái niệm cơ bản về cốt thép 5

1.2 Cường độ của cốt thép và các yếu tố ảnh hưởng 7

1.2.1 Cường độ của cốt thép 7

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ cốt thép 9

1.3 Sử dụng vật liệu cốt thép cho các công trình ở Nha Trang- Khánh Hòa 10

1.4 Kết luận chương 1 14

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CỦA CỐT THÉP TẠI HIỆN TRƯỜNG 15

2.1 Phương pháp xác định cường độ cốt thép tại hiện trường 15

2.1.1 Mục đích xác định cường độ cốt thép tại hiện trường 15

2.1.2 Nguyên tắc cơ bản về sử dụng vật liệu cốt thép 15

2.1.3 Quy trình kiểm tra lấy mẫu và thí nghiệm thép xây dựng 16

2.2 Xác định cường độ của cốt thép theo các mẫu ở hiện trường theo Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCVN 1651-2008, TCVN 1651-1:2008, TCVN 1651-2:2008, TCVN 5574:2012) 22

2.2.1 Phân loại cốt thép và mục đích sử dụng 22

2.2.2 Tính toán cường độ cốt thép hiện trường 23

2.2.3 Xác định cường độ cốt thép hiện trường 24

2.3 Kết luận chương 2 29

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO CỦA CỐT THÉP TẠI HIỆN TRƯỜNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TẠI NHA TRANG 30

3.1 Thống kê số liệu 30

3.1.1 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Khách sạn Park View 30

3.1.2 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Siêu thị Điện máy và dịch vụ

Thương mại Khách sạn 66 Quang Trung – Nha Trang 31

3.1.3 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Trụ sở Bảo hiểm Xã hội tỉnh Khánh Hòa 33

3.1.4 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Khách sạn 19 Dã Tượng, thành phố Nha Trang 35

3.1.5 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Khách sạn Sky Light, đường Biệt Thự, thành phố Nha Trang 37

3.2 Quy đổi số liệu thu thập được từ thực tế về biến số kỳ vọng 45

3.2.1 Xác định ứng suất chảy 45

3.2.2 Phân tích đánh giá độ giãn dài tương đối Y=A5tt/A5 so với TCVN 1651-2:2008 45

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) 46

3.4 Tìm hàm phân phối xác suất phù hợp nhất bằng phần mềm BESTFIT 53

3.4.1 Giới thiệu phần mềm BESTFIT 53

3.4.2 Kết quả tìm hàm phân phối xác xuất phù hợp nhất 54

3.5 Tìm độ tin cậy bằng phần mềm VAP 54

3.5.1 Giới thiệu phần mềm VAP 54

3.5.2 Xây dựng hàm tin cậy 56

3.5.3 Kết quả tính toán độ tin cậy 57

3.5.4 Kết quả xác định giá trị tính toán ứng với độ tin cậy P=95% 61

3.5.5 Nhận xét, đánh giá kết quả 64

3.6 Kết luận chương 3 65

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 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

Tên đề tài: “Phân tích tính chất cơ lí của cốt thép sử dụng

tại một số công trình xây dựng tại Nha Trang”

Học viên : Phạm Thanh Khiết Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 33 Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

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

dụng và công nghiệp Kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi 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 Các thông số kỹ thuật cơ bản của cốt thép (giới hạn chảy, giới hạn bền và mô-đun đàn hồi của cốt thép) là các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng chịu lực của nó Nhằm đưa ra kết luận đánh giá về chất lượng thép sử dụng trong một số công trình xây dựng tại thành phố Nha Trang, đề tài đã đề xuất việc thu thập số liệu thí nghiệm kéo cốt thép của các công trình, dựa vào lý thuyết xác suất thống kê 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

Từ khóa- cốt thép trong bê tông; giới hạn chảy; giới hạn bền; mô-đun đàn hồi; thành phố Nha

Trang; độ tin cậy

ASSESEMENT OF REINFORCED STEEL MECHANICAL PROPERTIES USED IN

SOME BUILDINGS IN NHA TRANG CITY

Student: Pham Thanh Khiet Major: Civil Engineering

Code: Course: 33 Polytechnic University – DHDN

Summary - Reinforced concrete structures are widely used because of the high compressive

strength of the concrete and the good tensile strength of the steel, making well-tensile and well compressed bending structures These structures, which have to withstand bending and eccentric compression, are the main bearing structures in the building The basic properties of reinforced steel (yield limit, ultimate strength and modulus of elasticity) are important indicators for assessing its bearing capacity In order to make conclusions about the quality of steel used in the construction works in Nha Trang city, the research proposes for the collection of 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

Keywords – reinforcing steel; yield limit; ultimate strength; elasticity modulus; Nha Trang

city; reliabitily

DANH MỤC CÁC HÌNH

1 Ví dụ minh chứng thương hiệu của thép 2

1.1 Mặt đứng công trình Trụ sở Bảo hiểm xã hội tỉnh

1.2 Mặt đứng công trình - Khách sạn Sky Light,TP Nha

2.7 Biểu đồ ứng suất và biến dạng 25 2.8 Biểu đồ biểu thị độ giãn dài thép khi kéo đứt 28

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài

Nha Trang là một thành phố ven biển và là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, khoa học kỹ thuật và du lịch của tỉnh Khánh Hòa, Việt Nam Thành phố Nha Trang nằm ở vị trí trung tâm tỉnh Khánh Hòa, phía Bắc giáp huyện Ninh Hòa, phía Nam giáp thành phố Cam Ranh, phía Tây giáp huyện Diên Khánh, phía Đông tiếp giáp với biển

Thành phố Nha Trang có tổng diện tích đất tự nhiên là 252,6km2, với 27 đơn vị hành chính cơ sở: 19 phường và 08 xã với dân số trên 417.474 người (số liệu năm 2016) Địa hình Nha Trang khá phức tạp có độ cao trải dài từ 0 đến 900m so với mặt nước biển Nha Trang có khí hậu nhiệt đới chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương Khí hậu Nha Trang tương đối ôn hòa, nhiệt độ trung bình năm là 26,3oC Sự phân mùa khá

rõ rệt (mùa mưa và mùa khô), mùa đông ít lạnh và mùa khô kéo dài và ít bị ảnh hưởng của bão

Trong những năm qua, cùng với những chủ trương phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Khánh Hòa, nhiều chương trình đã được tỉnh thông qua và lập kế hoạch triển khai, trong đó: “Chương trình phát triển đô thị tỉnh Khánh Hòa đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030”, “Kế hoạch thực hiện Chương trình Phát triển nhà ở đô thị tỉnh Khánh Hòa giai đoạn 2016 – 2020” là một trong những chương trình hàng đầu mà tỉnh rất quan tâm, tập trung kêu gọi đầu tư Theo đó, tỉnh Khánh Hòa sẽ đầu tư cho chương trình phát triển đô thị, phấn đấu đến năm 2020 tỷ lệ đô thị hóa toàn tỉnh đạt 60%, và đến năm 2030 đạt 70%, đưa Khánh Hòa trở thành đô thị loại I, trực thuộc Trung ương Xuất phát từ những chủ trương, kế hoạch chung của tỉnh Khánh Hòa, thành phố Nha Trang đã có những bước tiến đáng kể trong các lĩnh vực kinh tế, văn hóa, chính trị, xã hội; tỷ lệ đô thị hóa tăng khá nhanh, sự hình thành nhanh chóng các công trình như khách sạn, căn hộ cao cấp hoặc tổ hợp công trình thương mại – dịch vụ – căn hộ cao cấp nhằm phục vụ cho các nhu cầu của xã hội, góp phần làm thay đổi diện mạo của thành phố Nha Trang Các công trình này tập trung ở khu vực trung tâm thành phố Nha Trang và chủ yếu sử dụng vật liệu bê tông cốt thép trong đó cốt thép được sử dụng với nhiều chủng loại khác nhau

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 – Öc, … 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, cốt thép phải đạt các chỉ tiêu về cơ lý phù hợp theo tiêu chuẩn TCVN 1651-2008 Nhưng trong thực tế thi công, mỗi thương hiệu thép sẽ có những mức độ đáp ứng khác nhau

Hình 1 – Ví dụ minh chứng thương hiệu của thép

Hình 2 – Rỉ sét vị trí uốn 90°

Qua kiểm nghiệm thực tế, một số chủng loại thép chưa thỏa mãn độ dẻo 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 (Hình 2)

Ngoài ra, khi thiết kế người kỹ sư chỉ chú trọng đến yêu cầu về cường độ của thép, dẫn đến khi thí nghiệm kiểm tra chất lượng thép người ta chỉ chú ý đến việc cường độ có thỏa mãn hay không mà không quan tâm đến các chỉ tiêu quan trọng khác như mô đun đàn hồi, độ dãn dài (độ dẻo)…Các chỉ tiêu này nếu không thỏa mãn thì sẽ dẫn đến việc tính toán kết cấu bê tông cốt thép không còn đúng nữa, đồng thời công

trình không đảm bảo độ dẻo cần thiết Do vậy, đề tài “Phân tích tính chất cơ lí của

cốt thép sử dụng tại một số công trình xây dựng tại Nha Trang” góp phần làm rõ

hơn về mức độ đáp ứng các tiêu chí này ở công trình so với yêu cầu mà cốt thép phải thỏa mãn

2 Mục đích nghiên cứu

Thu thập số liệu kéo cốt thép của một số công trình tại Nha Trang đánh giá xem các chỉ tiêu cơ lý có đạt yêu cầu đối với cốt thép mà tiêu chuẩn đặt ra hay không, mức

độ đạt như thế nào

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Cốt thép trong một số công trình bê tông cốt thép ở thành phố Nha Trang

- Phạm vi nghiên cứu: Các chỉ tiêu cơ lí bao gồm giới hạn chảy (cường độ chịu kéo), độ giãn dài khi đứt, mô đun đàn hồi

4 Phương pháp và nội dung nghiên cứu

- Thu thập số liệu thực nghiệm

- Phân tích so sánh kết quả để rút ra kết luận

5 Kết quả dự kiến

Tổng hợp số liệu thu thập biểu đồ kéo của cốt thép của một số công trình đã xây dựng Bảng đánh giá chất lượng cốt thép tại thành phố Nha Trang

6 Kết cấu luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo trong luận văn gồm có các chương như sau:

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU CỐT THÉP CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÕA

Chương 2 XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CỦA CỐT THÉP TẠI HIỆN TRƯỜNG Chương 3 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO CỦA CỐT THÉP TẠI HIỆN TRƯỜNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TẠI NHA TRANG

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU CỐT THÉP CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÕA 1.1 Khái niệm cơ bản về cốt thép

Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe), với cacbon (C), từ 0,02% đến 2,14% theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác Chúng làm tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau Số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép nhằm mục đích kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, và sức bền kéo đứt

Ngày nay, thép là một trong những vật liệu phổ biến nhất trên thế giới và là thành phần chính trong xây dựng, đồ dùng, công nghiệp cơ khí Thông thường thép được phân thành nhiều loại tùy theo thành phần hóa học, mục đích sử dụng và cấp bậc và được các tổ chức đánh giá xác nhận theo chuẩn riêng

Thép cacbon thường được dùng là CT3 và CT5 với tỉ lệ cac bon là 3% và 5% Khi tăng tỉ lệ cac bon thì cường độ của thép tăng, độ dẻo giảm và thép trở nên khó hàn

Thép hợp kim thấp có thêm một số nguyên tố như măng gan, crôm, silic, titan,… nhằm nâng cao cường độ, cải thiện một số tính chất của thép

Cốt thép có Φ ≥ 10mm được sản xuất thành thanh có chiều dài thường không quá 13m (thường là 11,7m) Cốt thép có Φ < 10mm được sản xuất thành cuộn, mỗi cuộn có trọng lượng dưới 500kg

Sau khi sản xuất cốt thép bằng phương pháp cán nóng, cốt thép được đem dùng

để xây dựng công trình Một số cốt thép còn có thể được gia công nguội (kéo nguội, dập nguội) hoặc gia công nhiệt (tôi)

Thép kéo nguội được thực hiện bằng cách kéo các cốt thép sao cho ứng suất vượt quá giới hạn chảy của nó, làm như vậy sẽ tăng cường độ của thép nhưng làm giảm độ dẻo Dây thép kéo nguội còn có thể được chuốt qua các khuôn có đường kính nhỏ dần để nâng cường độ lên cao hơn nữa Dây thép kéo nguội thường có đường kính

3 ÷ 8 mm.Thép được gia công nhiệt bằng cách nung nóng đến nhiệt độ 950o

C trong khoảng một phút rồi tôi nhanh vào nước hoặc dầu, sau đó nung trở lại đến 400oC và

để nguội từ từ Làm như vậy sẽ nâng cao cường độ của cốt thép và giữ được độ dẻo cần thiết

Về hình thức cốt thép được sản xuất thành các thanh có tiết diện tròn, mặt ngoài nhẵn (cốt thép tròn trơn) hoặc mặt ngoài có gờ (cốt thép có gờ hoặc cốt thép vằn) Các

gờ trên bề mặt cốt thép có tác dụng nâng cao khả năng dính bám của nó với bê tông

Để làm cốt cho bê tông cũng có thể dùng các thanh thép hình như thép góc, thép chữ U, chữ I Đó là cốt thép cứng có khả năng chịu lực khi thi công

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:

- Thép cáp: Loại 7 sợi K-7; loại 19 sợi K-19

1.1.1 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Hình 1.1 Biến dạng dẻo của cốt thép

Khi kéo thép trong giai đoạn đàn hồi (chưa đến điểm A) rồi giảm lực thì toàn bộ biến dạng được khôi phục, đường biến dạng σ – ε khi giảm lực trở về điểm O, gốc toạ

độ Khi kéo thép đến điểm D nào đó vượt quá điểm A (quá giới hạn đàn hồi) rồi giảm lực thì đồ thị σ – ε ứng với giảm lực là đường thẳng DO’ song song với OA, không

trở về gốc mà vẫn còn một phần biến dạng không hồi phục, đó là biến dạng dẻo

εpl(hoặc biến dạng dư – xem hình 1.1) Khi điểm D càng xa điểm A thì εpl càng lớn Nếu kéo thép 1 lần nữa thì đường σ – ε sẽ là đường O’-D (hình 1.1a) Người ta lợi dụng tính chất này để gia công nguội cốt thép nhằm tăng giới hạn đàn hồi của nó Thép đã được gia công kéo nguội sẽ có độ dãn dài khi đứt bé hơn thép ban đầu

1.1.2 Hiện tượng cứng nguội

Lấy cốt thép đem đi kéo nguội cho qua giới hạn chảy (vượt quá điểm B) rồi giảm tải lúc này cốt thép đã có biến dạng dẻo, tiếp tục kéo nguội biến dạng theo đường GE Ban đầu thềm chảy là AB sau khi kéo nguội thềm chảy là EC và cứ tiếp tục kéo nguội thì thềm chảy của thép giảm dần cho tới khi mất hẳn, lúc đó thép dẻo trở thành thép rắn Hiện tượng này gọi là hiện tượng cứng nguội

1.2 Cường độ của cốt thép và các yếu tố ảnh hưởng

1.2.1 Cường độ của cốt thép

Thép được chế tạo bằng nhiều các nhóm hợp kim khác nhau, tùy theo thành phần hóa học của các nguyên tố cho vào mà cho ta các sản phẩm phù hợp với công dụng riêng rẽ của chúng Thép cacbon bao gồm hai nguyên tố chính là sắt và cacbon, chiếm 90% tỷ trọng các sản phẩm thép làm ra Thép hợp kim thấp có độ bền cao được

bổ sung thêm một vài nguyên tố khác, tiêu biểu 1,5% mangan, đồng thời cũng làm giá thành thép tăng thêm Thép hợp kim thấp được pha trộn với các nguyên tố khác, thông thường molypden, mangan, crom, hoặc niken, trong khoảng tổng cộng không quá 40% trên tổng trọng lượng Các loại thép không gỉ và thép không gỉ chuyên dùng có ít nhất 10% crom, trong nhiều trường hợp có kết hợp với ít nhất 10% niken, nhằm mục đích chống lại sự ăn mòn

Độ bền của cốt thép là khả năng chịu đựng không bị nứt, gãy, phá hủy dưới tác động của ngoại lực lên vật thể Độ bền có thể hiểu rộng hơn, vì vậy người ta chia ra thành các đặc tính về độ bền theo cách tác động ngoại lực khác nhau: độ kéo, độ bền nén, độ bền cắt, độ bền uốn, độ bền mỏi, độ bền va đập, giới hạn chảy

1.2.1.1 Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép R sn

Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép R sn được lấy bằng cường độ giới hạn chảy với xác suất bảo đảm không dưới 95%

1.2.1.2 Cường độ tính toán của cốt thép R s , R sc

Cường độ tính toán của thép được xác định:

1.2.1.3 Mô đun đàn hồi của cốt thép E s

Mô đun đàn hồi của cốt thép Es được lấy bằng độ dốc của đoạn OA trên biểu

đồ σ – ε.Es = 180.000 – 210.000 MPa, tùy thuộc loại thép

Độ dẻo của thép ảnh hưởng đến việc gia công và sự làm việc của nó trong kết cấu bê tông cốt thép Nếu độ dẻo thấp, thép có thể bị kéo đứt hoặc gãy đột ngột

1.2.1.6 Tính hàn được

Tính hàn được của cốt thép biểu thị bởi sự đảm bảo liên kết chắc chắn khi hàn nối, không có vết nứt, không có khuyết tật của kim loại ở mối hàn và xung quanh Tính hàn được phụ thuộc vào thành phần của thép và cách chế tạo Các thép cán nóng bằng thép chứa ít cacbon và thép hợp kim thấp có tính hàn được khá tốt Không được

phép hàn các cốt thép đã qua gia công nguội hoặc gia công nhiệt vì nhiệt độ cao ở mối hàn làm giảm cường độ của cốt thép

Một số tính chất khác:

Hiện tượng gia cường: với cốt thép dẻo nếu kéo vượt quá giới hạn chảy rồi buông thì biến dạng dư lớn, giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy tăng, độ dẻo giảm Do vậy, người ta thường kéo nguội để nâng cao cường độ (khống chế ứng suất và biến dạng < 4,5%) Từ biến và chùng ứng suất: xảy ra khi thép chịu ứng suất cao và nhiệt

độ cao trong thời gian dài

Từ biến là hiện tượng tăng biến dạng do lực

Chùng ứng suất là hiện tượng giảm ứng do biến dạng

Từ biến và chùng ứng suất phụ thuộc vào tính chất cơ học và thành phần hóa học của cốt thép, vào công nghệ chế tạo và điều kiện sử dụng Với cốt thép thường từ biến và chùng ứng suất không đáng kể, chỉ xét tới đối với thép cường độ cao

Giới hạn mỏi: cường độ và ứng suất của cốt thép giảm xuống khi nó chịu tải trọng rung động lặp đi lặp lại nhiều lần

Giới hạn mỏi phụ thuộc vào số chu kỳ tải trọng, đặc tính mỗi chu kỳ, lực dính giữa bê tông và cốt thép, vết nứt trong vùng bê tông chịu kéo, chất lượng mối nối hàn

Thép gia cường nhiệt có giới hạn mỏi thấp hơn thép cán nóng, do vậy không dùng các cốt thép này trong các kết cấu cần kiểm tra về mỏi

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ cốt thép

Cốt thép bị nung nóng ở nhiệt độ cao sẽ bị thay đổi về cấu trúc kim loại, cường

độ và modun đàn hồi đều giảm xuống, sau khi để nguội trở lại cường độ được hồi phục không hoàn toàn Khi chịu lạnh quá mức (dưới -30oC) một số thép cán nóng trở nên giòn, đó là hiện tượng giòn nguội Thép kéo nguội và gia công nhiệt cũng bị giòn nguội nhưng ở nhiệt độ thấp hơn thép cán nóng

Hệ số giãn nở vì nhiệt của thép vào khoảng 1x10-5/độ

Cốt thép sau khi bị bẻ gập, vận chuyển từ nơi sản xuất đến công trường, thi công sai và sửa lại ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất cơ lý của thép, làm giảm cường

độ của thép, thay đổi tính chất cơ học, độ giãn dài và cường độ chịu lực của cốt thép

Công tác bảo quản cốt thép tại công trường trước khi thi công đổ bê tông không đảm bảo làm ảnh hưởng đến cường độ của cốt thép, nắng mưa làm gỉ sét tại các vị trí

trong cốt thép, gây mất ổn định, dẫn đến hư hại và không đảm bảo tính chất cơ học của thép như ban đầu

1.3 Sử dụng vật liệu cốt thép cho các công trình ở Nha Trang- Khánh Hòa

Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa của Nha Trang diễn ra khá nhanh chóng, diện mạo được thay đổi đáng kể và hệ thống hạ tầng đô thị được triển khải toàn diện, đặc biệt là hạ tầng giao thông phát triển khá mạnh và nhanh chóng Nhiều dự án khu đô thị mới như: Vĩnh Điềm Trung, VCN Phước Hải, Phước Long, Lê Hồng Phong

1, Lê Hồng Phong 2, Mỹ Gia, An Bình Tân… đã và đang triển khai với hệ thống hạ tầng kỹ thuật đồng bộ, góp phần vào sự tăng trưởng của Nha Trang Đến cuối năm

2015, TP Nha Trang đã được phủ kín quy hoạch phân khu 1/2000; một số khu vực thuộc các phường nội thành đã được triển khai lập quy hoạch chi tiết tỷ lệ 1/500 Các quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất, quy hoạch chi tiết xây dựng các khu đô thị, khu chức năng đã và đang phát huy hiệu quả, đảm bảo định hướng phát triển của thành phố trong tương lai

Hình 1.1- Mặt đứng công trình Trụ sở Bảo hiểm xã hội tỉnh Khánh Hòa –

Nha Trang

Theo chương trình phát triển đô thị tỉnh Khánh Hòa đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030, đến năm 2025, toàn tỉnh Khánh Hòa là đô thị loại I trực thuộc Trung ương, trong đó, thành phố Nha Trang được chia tách thành 3 quận nội thành Còn Nghị quyết số 10-NQ/TU của Tỉnh ủy về đẩy mạnh phát triển kinh tế – xã hội thành phố Nha Trang đến năm 2020 xác định xây dựng Nha Trang trở thành đô thị hạt nhân, đô thị trung tâm, góp phần vào sự phát triển của tỉnh

Trong tương lai, Nha Trang sẽ triển khai xây dựng các khu trung tâm thương mại – đô thị – dịch vụ – tài chính – du lịch và khu đô thị hành chính tỉnh theo quy hoạch Thành phố hướng đến 2020 với 50% số dự án du lịch đã cấp giấy chứng nhận đầu tư đi vào hoạt động, bao gồm các dự án nổi bật như : khu vực đảo Tây Nam Hòn Tre, Hòn Một, Trí Nguyên, dọc đường Trần Phú và đường Phạm Văn Đồng….Bên cạnh đó, nhằm phân bố dân cư nội thành hợp lý, hình thành các đô thị vệ tinh và phát triển ven song các khu dân cư dọc bờ nam Sông Cái và phía tây Nha Trang như khu dân cư Hưng Thịnh, khu đô thị Phúc Khánh được triển khai đầu tư xây dựng Song song với

đó, cảng Nha Trang được đầu tư xây dựng thành cảng hành khách và tổ hợp dịch vụ để nâng cao phát triển du lịch, mời gọi các nhà đầu tư trong và ngoài nước

Hình 1.2 - Mặt đứng công trình - Khách sạn Sky Light,TP Nha Trang

Với tình hình xã hội ngày càng phát triển, các công trình xây dựng tại Nha Trang càng được đầu tư xây dựng nhiều hơn, từ các công trình nhà ở dân cư với sự đa dạng

về mẫu mã, từ nhà 1 tầng đến nhiều tầng, đến các công trình với quy mô lớn với quy

mô lên đến 40 tầng Do vậy, việc sử dụng các loại thép với các cường độ và mẫu mã khác nhau càng được sử dụng rộng rãi và phổ thông hơn

Hình 1.3 - Mặt đứng công trình - Khách sạn 19 Dã Tượng, TP Nha Trang

Hình 1.4 - Mặt đứng công trình - Khách sạn 66 Quang Trung, TP Nha Trang

Theo khảo sát sơ bộ, hiện nay trên địa bàn toàn tỉnh Khánh Hòa chƣa 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 – Öc, … mẫu mã đa dạng hơn từ thép trơn đến thép vằn với đầy đủ các loại kích cỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho các chủ đầu tư, đơn vị thi công lựa chọn phục vụ cho công tác thi công trên công trường

1.4 Kết luận chương 1

Việc phân tích các tính chất cơ lý của thép tại địa bàn thành phố Nha Trang là phương thức để tìm ra hướng giải quyết cho các vấn đề xây dựng tại địa phương nhằm chống lại các tác động của thời tiết, điều kiện khí hậu gây ảnh hưởng đến cường độ của thép, đồng thời tính toán đến ứng dụng khi thi công cốt thép ngoài công trường nhằm đưa ra phương án, cách giải quyết tăng hệ số an toàn để xử lý các khiếm khuyết khi đưa thép từ nhà máy đến công trường

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CỦA CỐT THÉP TẠI HIỆN TRƯỜNG 2.1 Phương pháp xác định cường độ cốt thép tại hiện trường

2.1.1 Mục đích xác định cường độ cốt thép tại hiện trường

Thép xây dựng là loại vật liệu được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng Chất lượng của thép ảnh hưởng lớn đến chất lượng các công trình, vì vậy, cần xác định các chỉ tiêu cơ lý để sử dụng thép một cách hợp lý

2.1.2 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 chổ

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 chổ, 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

Vật liệu 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

2.1.3 Quy trình kiểm tra lấy mẫu và thí nghiệm thép xây dựng

Thép xây dựng có nhiều loại: thép tròn trơn, thép tròn đốt cán nóng, cán nguội, thép hình, thép lá, thép tấm….Thép xây dựng được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất có nhãn hiệu trên cây thép đảm bảo chất lượng như: Thép Thái Nguyên: TISCO; thép Việt-Úc: V-UC; thép Việt-Sinh: NSV; thép Hòa Phát: DANI; thép Việt-Ý: VIS; thép Việt-Hàn:VSP…

2.1.3.1 Kiểm tra đường kính cốt thép bằng cách cân trọng lượng

Khi đưa thép vào sử dụng cần kiểm tra đường kính thực của cốt thép như sau: cắt 01 đoạn thép dài 1m để cân kiểm tra trọng lượng Q (gam), đường kính thực của cây thép được tính bằng công thức sau:

- Lấy một mẫu thép dài đúng 1m được chọn trong lô thép cần kiểm tra, làm sạch mẫu trước khi cân và và xác định tiết diện Sử dụng thiết bị đo cân có thang chia nhỏ để xác định (đến 1/1000kg) để cân mẫu

- Diện tích mặt cắt ngang F (tính bằng cm2) của cốt thép được xác định theo khối lượng và chiều dài mẫu quy định tại TCVN 1651:1995 theo công thức:

F=Q/7,85L

(Trong đó: F là diện tích mặt cắt ngang của thanh thép tính bằng cm2 Q là khối lượng của mẫu cốt thép vằn tính bằng g L là chiều dài mẫu tính bằng cm 7,85 là khối lượng riêng của thép tính bằng g/cm3 So sánh kết quả với tiêu chuẩn thép)

- Xác định đường kính danh nghĩa (có hai phương pháp):

+ Xác định bằng phương pháp tra bảng theo TCVN 1651-1985 từ F và Q đã xác định được

+ Xác định bằng công thức: D= √4F/3,142

2.1.3.3 Thí nghiệm thép

- Thường thì khi nào có thép mới về hoặc thay bằng loại thép khác thì lấy mẫu hoặc thép khối lượng lớn thì cứ khoảng 10, 20 tấn lấy 1 tổ mẫu - 1 tổ thường gồm 4 đoạn thép cắt tại 4 cây thép bất kì, mỗi đoạn dài 0.9m, 3 đoạn đem thí nghiệm, 1 đoạn

để lưu lại

- Các chỉ tiêu cơ lý khi thí nghiệm thép:

+ Giới hạn chảy, giới hạn bền;

Thử uốn phải thực hiện trên máy thử hoặc thiết bị nén với các cơ cấu sau:

- Cơ cấu uốn với hai gối đỡ và một chày uốn;

- Cơ cấu uốn với một khối chữ V và một chày uốn;

- Cơ cấu uốn với một bộ k p

Mẫu thử: Phải sử dụng mẫu có mặt cắt ngang hình tròn, vuông, chữ nhật hoặc

đa giác để thử Bất kỳ vùng nào có vật liệu bị ảnh hưởng do cắt hoặc cắt bằng ngọn lửa

và hình thức gia công tương tự trong khi chuẩn bị mẫu thử phải được loại bỏ Tuy nhiên vẫn chấp nhận thử mẫu mà phần bị ảnh hưởng của nó chưa được loại bỏ miễn là kết quả thử đạt yêu cầu

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

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

- 1,5mm, khi chiều dày của mẫu thử nhỏ hơn 50mm và lớn hơn hoặc bằng 10mm;

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

- Vê tròn cạnh phải được thực hiện sao cho không có ba vết ngang, vết xước hoặc vết khuôn, có thể gây tác động xấu đến kết quả thử Tuy nhiên, vẫn chấp nhận mẫu thử mà các cạnh của nó chưa được vê tròn miễn là kết quả thử đạt yêu cầu

Chiều rộng của mẫu thử: Trừ khi có quy định khác trong tiêu chuẩn liên quan, chiều rộng của mẫu thử:

- Bằng chiều rộng của sản phẩm, nếu chiều rộng của sản phẩm bằng hoặc nhỏ hơn 20 mm;

- Khi chiều rộng của sản phẩm lớn hơn 20mm;

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

- Từ 20mm đến 50mm đối với sản phẩm có chiều dày bằng hoặc lớn hơn 3mm Chiều dày của mẫu thử:

- Chiều dày của mẫu thử từ tấm, dải và định hình phải bằng chiều dày của sản phẩm được thử Nếu chiều dày của sản phẩm lớn hơn 25mm thì có thể được làm giảm bằng gia công trên một bề mặt để đạt được chiều dày không nhỏ hơn 25mm Mặt không được gia công của mẫu phải đặt ở phần chịu kéo khi uốn;

- Mẫu thử có mặt cắt ngang hình tròn hoặc đa giác phải bằng mặt cắt ngang của sản phẩm, nếu đường kính (đối với mặt cắt ngang hình tròn) hoặc đường kính vòng tròn nội tiếp (đối với mặt cắt ngang hình đa giác) không lớn hơn 30mm Khi

đường kính hoặc hoặc đường kính vòng tròn nội tiếp của mẫu lớn hơn 30mm đến 50mm, thì có thể được làm giảm tới không nhỏ hơn 25mm Khi đường kính hoặc đường kính vòng tròn nội tiếp lớn hơn 50mm thì phải được làm giảm tới không nhỏ hơn 25mm Mặt không được gia công của mẫu phải đặt ở phần chịu kéo khi uốn Chiều dài của mẫu thử: Phụ thuộc vào chiều dày của mẫu và thiết bị thử được sử dụng:

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

2.1.3.5 Phương pháp thí nghiệm cốt thép

Thiết bị thử:

+ Máy kéo thủy lực;

+ Dụng cụ khắc vạch mẫu thí nghiệm: Thước lá, cân, má k p

Hình 2.2 – Đo kích thước mẫu thử

+ Cân khối lượng mẫu Q(g)

Hình 2.3 – Cân khối lượng mẫu thử

+ Tính toán đường kính thực tế L

+ Khắc vạch trên mẫu để xác định độ giãn dài tương đối Chiều dài đoạn làm việc ban đầu của mẫu lo được qui định là lo = 5d danh nghĩa (mm)

+ Dùng dao hoặc cưa sắt khắc những khoảng lo = 5d danh nghĩa (mm) trên toàn

bộ chiều dài của thanh mẫu

- Tiến hành thử:

+ Lắp mẫu vào máy (chọn bộ má k p phù hợp với đường kính của mẫu thép)

Hình 2.4 – Lắp mẫu vào máy

+ Xả dầu thủy lực, ngắt điện, tháo mẫu

+ Đo mẫu sau khi thí nghiệm bằng cách chuyển vị trí thắt về giữa khoảng lo sau

đó đo trực tiếp khoảng có vết thắt để xác định l1(mm)

Hình 2.6 – Đo mẫu sau thí nghiệm

Tính kết quả dựa trên các số liệu đo được, so sánh với tiêu chuẩn TCVN

1651-2008, TCVN 1651-1:1651-2008, TCVN 1651-2:2008

2.2 Xác định cường độ của cốt thép theo các mẫu ở hiện trường theo Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam (TCVN 1651-2008, TCVN 1651-1:2008, TCVN 1651-2:2008, TCVN 5574:2012)

2.2.1 Phân loại cốt thép và mục đích sử dụng

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 A-I, có gờ nhóm A-II và Ac-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI;

- Gia cường bằng nhiệt luyện và cơ nhiệt luyện: có gờ nhóm Aт-IIIC, Aт-IV, Aт-IVC, Aт-IVK, Aт-VCK, Aт-VI, Aт-VIK và Aт-VII

b) Cốt thép dạng sợi

- Thép sợi kéo nguội: Loại thường, có gờ nhóm Bp-I; Loại cường độ cao: Tròn trơn II; có gờ nhóm Bp-II

B Thép cáp: Loại 7 sợi KB 7; loại 19 sợi KB 19

Phạm vi sử dụng:

a) Cốt thép không căng (cốt thép thường, hay dùng cho bê tông cốt thép)

- Thép thanh nhóm Aт-IVC: dùng làm cốt thép dọc;

- Thép thanh nhóm CIII, A-III và Aт-IIIC: dùng làm cốt thép dọc và cốt thép ngang;

- 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, VI, 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, VI, VIK) và Aт-VII;

Aт Thép thanh nhóm CIV, AAт IV (AAт IV, AтAт IV, AтAт IVK, AтAт IVC)

2.2.2 Tính toán cường độ cốt thép hiện trường

Cường độ cốt thép sau khi thí nghiệm được tính toán các chỉ tiêu cơ lý sau đây:

Các số liệu sau khi tính toán căn cứ giá trị tiến hành tra bảng và theo quy định tại Tiêu chuẩn Việt Nam 1651:2008

Trên mặt cắt ngang vuông góc với trục thanh chỉ có một thành phần ứng suất pháp:

A

F

Trong đó: A là tiết diện của thép;

F là lực kéo đứt của vật liệu

Cơ tính của vật liệu được xác định bằng các phương pháp thử khác nhau, tùy thuộc vào bản chất tải (độ lớn, tốc độ …) và môi trường đặt tải (nhiệt độ, thời gian …) Thực tế khi hoạt động, chi tiết chịu tải trọng phức tạp với ứng suất ba chiều Tuy nhiên, phương pháp thử đơn giản và thông dụng lại phản ánh được các đặc trưng cơ

tính của vật liệu là thử kéo Trong đó, mẫu thử được kéo một chiều, đúng tâm với tải trọng tăng dần cho tới khi bị đứt

Để thử, người ta tác động lên mẫu thử có tiết diện Fo, chiều dài lo một lực kéo

P, sau đó lập quan hệ giữa lực kéo P và độ dãn dài (Δl = l – lo) Ta được biểu đồ kéo

có dạng H1, chúng gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau như sau:

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 k m 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

Từ biểu đồ (bên dưới) và các tiêu chuẩn của TCVN 197:2014, trong quá trình thí nghiệm, tính toán ta có các khái niệm:

Hình 2.7 - Biểu đồ ứng suất và biến dạng

- 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)

- 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

Trong miền đàn hồi và cho tới giới hạn chảy trên, tốc độ chuyển động của các dầm động của máy thử phải được giữ không đổi ở mức có thể được và phải nằm trong giới hạn liên quan đến tốc độ tăng ứng suất cho trong bảng sau:

Bảng 2.3 – Bảng tốc độ tăng ứng suất

Giới hạn chảy dưới (Ret): Nếu chỉ xác định giới hạn chảy dưới, tốc độ biến dạng khi chảy của phần song song của mẫu thử phải nằm giữa 0,00025/s và 0,0025/s Tốc độ biến dạng của phần song song phải giữ không đổi ở mức có thể Nếu không thể điều chỉnh trực tiếp tốc độ này, thì phải điều chỉnh tốc độ tăng ứng suất trước khi bắt đầu chảy, sau đó không được điều chỉnh cho đến khi kết thúc quá trình chảy

Bảng 2.4 – Bảng giá trị đặc trưng của Mác thép

Mác thép

Giá trị đặc trưng của giới hạn chảy trên ReH Nhỏ nhất MPa

Giá trị đặc trưng của giới hạn bền kéo

Rm Nhỏ nhất MPa

Giá trị đặc trưng qui định của độ

giãn dài

%

A5 Nhỏ nhất

Agt Nhỏ nhất

Trong mọi trường hợp tốc độ tăng ứng suất trong miền đàn hồi không được vượt quá tốc độ lớn nhất cho trong bảng trên

Giới hạn dẻo (xác định theo độ kéo dài không tỷ lệ) và giới hạn dẻo (xác định theo độ kéo dài tổng) (Rp và R1), tốc độ tăng ứng suất trong khoảng giới hạn cho trong bảng 3 Trong khu vực dẻo và cho tới giới hạn dẻo (xác định theo độ kéo dài không tỷ lệ hoặc độ kéo dài tổng) tốc độ biến dạng không vượt quá 0,0025/s

- Xác định giới hạn dẻo, qui ước với độ kéo dài không tỷ lệ (Rp)

Giới hạn dẻo (qui ước với độ kéo dài không tỷ lệ) được xác định từ đồ thị lực –

độ kéo dài bằng cách kẻ đường song song với đoạn thẳng của đường cong và ở khoảng cách từ đó tương đương với phần trăm không tỷ lệ được mô tả, ví dụ 0,2% Điểm mà tại đó đường thẳng này cắt đường cong là lực tương ứng với giới hạn dẻo yêu cầu (độ kéo dài không tỷ lệ) Giới hạn dẻo nhận được bằng cách chia lực này cho diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thử (So) Phải đảm bảo độ chính xác khi vẽ đồ thị lực - độ kéo dài

Nếu đoạn thẳng của đồ thị lực – độ kéo dài được xác định không rõ ràng, do đó ngăn cản việc kẻ đường song song với độ chính xác đảm bảo, cần theo quy trình sau (xem hình) Khi vượt quá giới hạn dẻo dự đoán, lực thử giảm đến giá trị bằng khoảng 10% lực thử nhận được Sau đó lực thử tăng trở lại cho đến khi vượt quá giá trị nhận được ban đầu Để xác định giới hạn dẻo yêu cầu, về một đường thẳng qua vòng trễ Sau đó kẻ đường thẳng song song với đường thẳng này tại khoảng cách từ đường cong chính xác ban đầu, được đo dọc theo hoành độ, bằng với phần trăm không tỷ lệ được

mô tả Điểm cắt nhau của đường thẳng song song này và đường cong lực – độ kéo dài

là lực tương ứng với giới hạn dẻo Giới hạn dẻo nhận được bằng cách chia lực này cho diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thử (So) Việc hiệu chỉnh điểm xuất phát của đường cong có thể được thực hiện bằng các phương pháp khác nhau Thường sử dụng phương pháp sau: kẻ một đường thẳng song song với đường thẳng được xác định bằng vòng trễ mà nó cắt ngang phần đàn hồi đi lên của đồ thị, độ dốc của đồ thị là gần nhất với vòng trễ điểm mà đường thẳng này cắt trục hoành là điểm xuất phát chính xác của đường cong

Các đặc tính có thể nhận được mà không phải vẽ đường cong lực – độ kéo dài bằng cách sử dụng các thiết bị tự động (như là bộ vi xử lý)

Giới hạn dẻo (độ kéo dài tổng) được xác định trên đồ thị lực – độ kéo dài bằng cách kẻ một đường thẳng song song với trục tung (trục lực) và ở khoảng cách từ trục tung bằng với độ kéo dài tương đối tổng

Điểm mà đường thẳng đó cắt đường cong là lực tương ứng với giới hạn dẻo qui định Giới hạn dẻo nhận được bằng cách chia lực này cho diện tích mặt cắt ngang ban đầu của mẫu thử (So)

Hình 2.8 - Biểu đồ biểu thị độ giãn dài thép khi kéo đứt

Độ giãn dài sau khi đứt được xác định phù hợp với định nghĩa trong 4.4.2 tiểu chuẩn 197-2002 Để đạt được điều đó, lắp lại cẩn thận hai phần đứt của mẫu thử sau cho đường tâm của chúng nằm trên một đường thẳng Cần phải chú ý đặc biệt để đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa các phần đứt của mẫu thử khi đo chiều dài cuối cùng Điều này đặc biệt quan trọng trong trường hợp mẫu thử có mặt cắt ngang nhỏ và mẫu thử có trị số giãn dài thấp Độ giãn dài sau khi đứt (Lu - Lo) được xác định đến 0,25 mm gần nhất bằng thiết bị đo có độ phân giải 0,1 mm và trị số độ giãn dài sau khi đứt được làm tròn đến 0,5% Nếu độ giãn dài tương đối nhỏ nhất qui định nhỏ hơn 5%, cần lưu ý đặc biệt khi xác định độ giãn dài

Hình 2.9 - Biểu đồ kéo thép

Phương pháp này xác định trên đồ thị lực – độ kéo dài nhận được bằng máy đo

độ giãn, độ kéo dài tại lực thử lớn nhất (∆Lm)

Một số vật liệu thể hiện khoảng phẳng tại lực lớn nhất Khi xảy ra điều đó, độ giãn dài tương đối tổng tại lực lớn nhất được lấy ở điểm giữa của khoảng phẳng đó Chiều dài cữ cho máy đo độ giãn phải được ghi trong báo cáo thử Độ giãn dài tương đối tổng tại lực lớn nhất được tính bằng công thức sau:

Nếu phép thử kéo tiến hành trên máy thử được điều khiển bằng máy tính có hệ thống thu nhận dữ liệu, độ kéo dài được xác định trực tiếp tại thời điểm lực lớn nhất

2.3 Kết luận chương 2

Căn cứ trên kết quả thí nghiệm đạt được, so sánh đánh giá cường độ cốt thép dựa trên các chỉ tiêu cơ lý của cốt theo theo tiêu chuẩn TCVN 1651-2008, TCVN 1651-1:2008, TCVN 1651-2:2008 Đưa ra các nhìn tổng quát về cường độ chịu lực của cốt thép công trình tại các công trình khác nhau để đưa ra cái nhìn tổng quát, làm cơ sở lựa chọn chủng loại thép phù hợp với điều kiện tự nhiên tại thành phố Nha Trang

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU KÉO CỦA CỐT THÉP TẠI HIỆN

TRƯỜNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TẠI NHA TRANG

3.1 Thống kê số liệu

3.1.1 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Khách sạn Park View

3.1.1.1 Số liệu theo hồ sơ thiết kế

Thép Ø>=10 dùng thép AIII, CIII có Rs =365 MPa, E = 20.104 MPa;

Chiều dài mẫu

Lo (mm)

Tiết diện thực (mm²)

Tên chỉ tiêu

Độ dãn dài tương đối A5(%)

E x10 4 (Mpa

= N/mm2)- tính Theo chiều dài mẫu Lo(mm)

Giới hạn

Lực chảy

Pc (KN)

Ưng suất chảy (Mpa)

Lực bền

Ưng suất bền (Mpa)

Kết quả tính toán, mô đun đàn hồi được xác định bằng biện pháp đo thủ công trên biểu đồ kéo thép và được tính toán trình tự theo bảng trên

3.1.2 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Siêu thị Điện máy và dịch vụ Thương mại Khách sạn 66 Quang Trung – Nha Trang

3.1.2.1 Số liệu theo hồ sơ thiết kế

Thép Ø>=10 dùng thép AIII, CIII có Rs =365 MPa, E = 20.104 MPa;

Chiều dài mẫu

Lo (mm)

Tiết diện thực (mm²)

Tên chỉ tiêu

Độ dãn dài tương đối A5(%)

E x10 4 (Mpa

= N/mm2)- tính Theo chiều dài mẫu Lo(mm)

Giới hạn

Lực chảy

Pc (KN)

Ưng suất chảy (Mpa)

Lực bền

Ưng suất bền (Mpa)

3.1.2.3 Kết quả xác định mô đun đàn hồi

Kết quả tính toán, mô đun đàn hồi được xác định bằng biện pháp đo thủ công trên biểu đồ kéo thép và được tính toán trình tự theo bảng trên

3.1.3 Bảng tổng hợp số liệu cốt thép tại công trình: Trụ sở Bảo hiểm Xã hội tỉnh Khánh Hòa

3.1.3.1 Số liệu theo hồ sơ thiết kế

Thép Ø>=10 dùng thép AIII, CIII có Rs =365 MPa, E = 20.104 MPa;

3.1.3.2 Kết quả thí nghiệm thép

Thu thập từ hiện trường của công trình và kết quả thí nghiệm: