Tính toán kết cấu dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn việt nam và thí nghiệm kiểm chứng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 20113 - 2014 XÉT GIẢI THƯỞNG "

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA XÂY DỰNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA

CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 20113 - 2014 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT"

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA XÂY DỰNG

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA

CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 20113 - 2014 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT"

NĂM 2014

TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN KẾT CẤU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ THÍ

NGHIỆM KIỂM CHỨNG

Thuộc nhóm ngành khoa học kỹ thuật và Công nghệ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hằng Nam, Nữ: Nữ

Dân tộc: Kinh

Lớp, khoa: D11XD01 – Khoa Xây Dựng

Năm thứ: 3 /Số năm đào tạo: 5

Ngành học: Kỹ Thuât Xây Dựng

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Huỳnh Tấn Tài

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Tính toán kết cấu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam và thí nghiệm

kiểm chứng

- Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hằng

- Lớp: D11XD01 Khoa: Xây Dựng Năm thứ: 3 Số năm đào tạo: 5

- Người hướng dẫn: TS Nguyễn Huỳnh Tấn Tài

2 Mục tiêu đề tài:

Kiểm chứng lý thuyết tính toán kết cấu BTCT đã học trong môn Kết cấu BTCT

-Cấu kiện cơ bản

- Giúp sinh viên am hiểu về kết cấu BTCT, biết phân biệt các dạng phá hoại dẻo,giòn của kết cấu BTCT

- Giúp sinh viên tự tin trong thiết kế kết cấu BTCT

3 Tính mới và sáng tạo:

Tìm ra được phương pháp tính toán dầm BTCT đơn giản và chính xác hơn

4 Kết quả nghiên cứu:

-Tính toán, bố trí cốt thép cho dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 2012

5574 Thực tập công tác gia công cốt thép, ván khuôn và đổ bê tông

- Ba mẫu dầm dầm BTCT kích thước 200x300x3000

5 Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài:

Ứng dụn g vào việc dạy và học môn Kết cấu bê tông - Cấu kiện cơ bản

6 Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài

Ngày tháng năm

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài

Ngày tháng năm

Xác nhận của lãnh đạo khoa

(ký, họ và tên) Người hướng dẫn(ký, họ và tên)

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Họ và tên: NGUYỄN THỊ HẰNG

Sinh ngày: 10 tháng 02 năm 1993

Nơi sinh: DakLak

Lớp: D11XD01 Khóa: 2011 – 2015

Khoa: Xây Dựng

Địa chỉ liên hệ: Xã Dray Sap – huyện Krông Ana – Tỉnh DakLak

Điện thoại: 01658 935 047 Email: nhang182@yahoo.com.vn

Đạt thủ khoa đầu vào kì thi tuyển sinh đại hoc năm 2011

Tham gia các chương trình do đoàn khoa tổ chức

* Năm thứ 2:

Ngành học: Kỹ thuật xây dựng Khoa: xây dựng

Kết quả xếp loại học tập: khá

Sơ lược thành tích:

Đạt giải nhì cuộc thi nghiên cứu khoa học cấp trường

Tham gia cuộc thi Olimpic toán học toàn quốc

Tham gia các chương trình do đoàn khoa tổ chức

Ngày tháng năm

Xác nhận của lãnh đạo khoa

(ký, họ và tên) Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

(ký, họ và tên)

Ảnh 4x6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA XÂY DỰNG

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Thủ Dầu Một, ngày 15 tháng 04 năm 2014

Kính gửi: Ban tổ chức Giải thưởng “Tài năng khoa

học trẻ Đại học Thủ Dầu Một”

Tên chúng tôi là :

Nguyễn Thị Hằng Sinh ngày 10 tháng 02 năm 1993

Bùi Quang Huy Sinh ngày 08 tháng 12 năm 1993 Nguyễn Trọng Nghĩa Sinh ngày 01 tháng 01 năm 1992 Trịnh Chí Thành Sinh ngày 23 tháng 06 năm 1993 Sinh viên năm thứ : 3 /Tổng số năm đào tạo : 5

Lớp, khoa : D11XD01 – Xây Dựng

Ngành học: Kỹ Thuật Xây Dựng

Thông tin cá nhân của sinh viên chịu trách nhiệm chính:

Địa chỉ liên hệ : Dray Sáp – Krông Ana - DakLak

Tên đề tài: Tính toán kết cấu dầm BTCT theo tiêu chuẩn Việt Nam và thí

nghiệm kiểm chứng

Chúng tôi xin cam đoan đây là đề tài do chúng tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn

của TS Nguyễn Huỳnh Tấn Tài; đề tài này chưa được trao bất kỳ một giải thưởng

nào khác tại thời điểm nộp hồ sơ và không phải là luận văn, đồ án tốt nghiệp.

Nếu sai, chúng tôi xin chịu trách nhiệm trước khoa và Nhà trường

Xác nhận của lãnh đạo khoa Người làm đơn

(ký, họ và tên) (Sinh viên chịu trách nhiệm

chính thực hiện đề tài

ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

MỤC LỤC vii

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

2 Mục tiêu đề tài: 1

3 Phương pháp nghiên cứu: 1

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: 2

1 CƠ SỞ LÍ THUYẾT: 2

1.1 Tính chất cơ lí đặc trưng của cốt liệu và chất kết dính: 2

1.2 Tính cốt thép cho dầm bê tông: 7

1.3 Cốt dọc( CII) 7

1.4 Tính tải trọng dầm có thể chịu được: 8

1.5 Tính toán cốt đai (CI) 8

2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM: 10

2.1 Dụng cụ thí nghiêm: 10

2.2 Quy trình thí nghiệm 10

2.3 Kết quả đạt được 14

3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ KIẾN NGHỊ: 14

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

Năm học 2013 - 2014

nghiệm kiểm chứng

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Đề tài phục vụ cho việc kiểm chứng lý thuyết tính toán kết cấu BTCT mà sinh viên đãđược học trong môn Kết cấu BTCT - Cấu kiện cơ bản

2 Mục tiêu đề tài:

- Kiểm chứng lý thuyết tính toán kết cấu BTCT đã học trong môn Kết cấu

BTCT - Cấu kiện cơ bản

- Giúp sinh viên am hiểu về kết cấu BTCT, biết phân biệt các dạng phá hoại dẻo,giòn của kết cấu BTCT

- Giúp sinh viên tự tin trong thiết kế kết cấu BTCT.

3 Phương pháp nghiên cứu:

- Thu thập tài liệu có liên quan.

- Thực nghiệm kiểm chứng.

- Đưa ra kết luận ứng dụng vào thực tế.

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Kết cấu BTCT

- Phương pháp tính toán kết cấu BTCT theo phương pháp trạng thái giới hạn vàtheo tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành TCVN 5574-2013

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1 CƠ SỞ LÍ THUYẾT:

1.1 Tính chất cơ lí đặc trưng của cốt liệu và chất kết dính:

+ Thiết kế cấp phối bê tông :

-Tính chất của bê tông :

Hai đặc trưng quan trọng của bê tông là cường độ và tính dẻo của hỗn hợp bê tông

+ Cường độ của bê tông.

Cường độ bê tông là một đặc trưng cơ bản của bê tông, phản ánh khả năng chịu lựccủa nó Trong kết cấu xây dựng, bê tông có thể làm việc ở những trạng thái khácnhau : nén, uốn, trượt… Trong đó bê tông làm việc ở trạng thái chịu nén là tốt nhất,còn khả năng chịu kéo của bê tông rất kém, chỉ bằng

Kích thước cạnh nhỏ nhất của mỗi viên tùy theo cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu dùng đểchế tạo bê tông được quy định

Khi tiến hành thí nghiệm cường độ nén bằng các viên mẫu khác viên mẫu chuẫn taphải chuyển về cường độ của viên mẫu chuẩn

Cường độ nén của viên mẫu chuẩn được xác định theo công thức :

- P : tải trọng phá hoại mẫu, kG (daN)

- F : Diện tích chịu lực nén của viên mẫu, cm2

- K : Hệ số chuyển đổi kết quả thử nén các mẫu bê tông kích thước khác viên chuẩn

về cường độ của viên mẫu chuẩn kích thước 150 x 150 x 150mm Giá trị K lấy theobảng sau :

Bảng 7 :

Khi néncác mẫu thử nửa dầm giá trị hệ số chuyển cũng được lấy như mẫu hình lập phươngcùng diện tích chịu nén

Cường độ bê tông tăng theo tuổi thọ của nó : trong quá trình rắn chắc cường độ bêtông không ngừng tăng lên Từ 7 đến 14 ngày đầu cường độ phát triển nhanh, sau 28ngày chậm dần và có thể tăng đến vài năm, gần như theo quy luật logarit :

- R R n, 28: Cường độ bê tông ở tuổi n ngày và 28 ngày

- n : tuổi của bê tông (ngày)

- Đặc tính tăng cường độ bê tông chế tạo từ xi măng pooc lăng rắn chắc trongđiều kiện tiêu chuẩn được giới thiệu trong biểu đồ sau :

Hình dáng và kích thước của mẫu, mm Hệ số chuyển đổi

Mẫu lập phương100x100x100150x150x150200x200x200300x300x300Mẫu trụ (dxh)71,4x143 và 100x200

150x300200x400

0,911,001,051,10

1,161,201,24

+ Tính dẻo của hỗn hợp bê tông:

Tính dẻo là tính dễ tạo hình của hỗn hợp bê tông, nó biểu thị khả năng lấy đầy khuônmẫu nhưng vẫn đảm bảo được độ đồng chất trong điều kiện đầm nén nhất định

Để đánh giá tính dẻo của hỗn hợp bê tông người ta thường dùng hai chỉ tiêu: độ lưuđộng và độ cứng

Độ lưu động : là chỉ tiêu tính chất quan trọng nhất của hỗn hợp bê tông, nó đánh giákhả năng dễ chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặcrung động độ lưu động được xác định bằng độ sụt (SN, cm) của hỗn hợp bê tông trongkhuôn hình nón cụt có kích thước tùy thuộc vào cỡ hạt lớn nhất của cốt liệu

Tính toán thành phần bê tông là tìm ra tỷ lệ pha trộn giữa nước, xi măng, cát, đá hoặcsỏi sao cho có được loại bê tông đạt các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế

R X

(1)Trong đó:

Rb : Mác của bê tông yêu cầu, kG/cm2

 rDlà độ rỗng của đá, tính bằng %

  oD, aD : khối lượng thể tích và khối lượng riêng của đá

(kg/lít)

 α: hệ số tăng lượng vữa để bao bọc hạt cốt liệu lớn (hệ số trượt)

- Xác định lượng cốt liệu nhỏ trong hỗn hợp bêtông theo công thức :

C= [1000-(X/γax+ N+ Đ/γad)]γac ( kg) (4)

Trong đó:

γac : khối lượng riêng của cát (g/cm3)

γax : khối lượng thể tích xốp của cát (g/cm3)

Để tính lượng nguyên vật liệu mẻ trộn để kiểm tra:

Tùy thuộc vào số lượng, kích thước mẫu thử bê tông cần đúc để kiểm tracường độ mà trộn mẻ hỗn hợp bệ tông với thể tích theo bảng sau:

82450170

123675255

1648100340

Từ bảng trên ta sẽ xác định được thề tích cần phải đổ.

 Thí dụ:

Thiết kế cấp phối bê tông mác 200

Với các loại cốt liệu:

- Xi măng PC40 , a X 3.1 /g cm3,o X 1.1 /g cm3

- Cát thạch anh: Mđl=2,4,

- Đá Dmax=200: aD 2.65 /g cm3oD 1.34 /g cm3

- Giả thiết cần tính cấp phối bê tông mác 200 Cho đá Dmax 200 với độ sụt 3-5cm

- Ta có :lương nước để trộn 1 mẻ trộn 1m3 bê tông với độ sụt 3- 5 cm là : 185 lít

- Xác định tỷ lệ:

X N

Ta có thể tích dầm : 0,2x0,3x3=0,18 (m3) =180 (l) => ta chọn hao hụt 200 (l)Vậy ta chọn thể tích cho mẻ trộn là 200lít Vậy liều lượng cốt liệu cần để đổ bêtông là:

1.2 Tính cốt thép cho dầm bê tông:

Dầm đơn giản bxh= 200x300 mm, cho 2 đầu là khớp chiều dài dầm là 2,5m lực tác

dụng giữa nhịp có độ lớn là 7 tấn, sử dụng bê tông B15

1.3 Cốt dọc( CII)

Tính cốt thép theo tiết diện chữ nhật (b dch dc) (200 300)  mm

Giả thiết agối = a’gối=50 mm => ho = h-agối = 300-50 = 250 mm

Do tính theo sơ đồ đàn hồi nên điều kiện hạn chế: m R 0, 439

1.4 Tính tải trọng dầm có thể chịu được:

on

0

280.864

0,57 0, 651.8,5.200.250

M

L

1.5 Tính toán cốt đai (CI)

Lưc cắt lớn nhất tại gối:Q 35 kN

Kiểm tra điều kiện tính toán:

2

1,5 1

1,5 1 0 1 0, 75 200 250

401,7835000

f b bt m

tt

R bh s

- Khoảng cách cấu tạo cốt đai: cho dầm h< 450mm

 Cốt đai gần gối: S ct  minh/ 2;150  min 300 / 2;150   150mm.

 Cốt đai đặt giữa nhịp:

300100

2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM:

2.1 Dụng cụ thí nghiêm:

• Cân kỹ thuật sai số 10g

• Bay, giá xúc, thau trộn

• Thước lá kim loại

• Máy nén mẫu

• Máy trộn bê tông

• Ván khuôn đóng côp pha

• Các dụng cụ thí nghiệm khác

2.2 Quy trình thí nghiệm

2.2.1 Thí nghiệm kéo thép để xác định cường độ của cốt thép

Do phòng thí nghiệm của Khoa chưa có máy kéo thép nên các đặc trưng cơ lýcủa thép của lấy từ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT TCVN 5574-2012

2.2.2 Thí nghiệm nén bê tông để xác định Mác bê tông

Số liệu lấy từ kết quả nghiên cứu trong đề tài “Sử dụng các loại cốt khác nhau

để thiết kế cấp phối bê tông.” [1]

Kết quả thí nghiệm đo cường độ mẫu bê tông Mác 200 đá Dmax=200

Bảng 11:kết quả đo cường độ bê tông Mác 200 đá Dmax=200

Thời gian nắn chắc

(ngày) 4 6 8 15cường độ bê tông

D200 234,7 239,5 242 257

2.2.3 Đúc dầm BTCT tại phòng thí nghiệm

- Gia công cốt thép, neo thép và bố trí thép theo bản vẽ

Hình 2 Bố trí thép dầm

- Tiến hành lắp cốp pha và bố trí cốt thép vào cốp pha

Hình 3 Cốp pha dầm BTCT

- Cân đo khối lượng các cốt liệu

- Trộn vữa bêtông:

- Đúc dầm bê tông cốt thép

+ Ghép cốp pha và đưa cốt thép vào trong cốp pha

+ Khi hỗn hợp có độ cứng trên 20s hoặc độ sụt 3-5 cm: đổ hỗn hợp vào khuôn cốppha như đã lắp ghép

+ Ghi lại các thông số mẫu và dán lên bề mặt mẫu

+ Dưỡng hộ dầm bêtông cốt thép trong điều kiện nhiệt độ 27±2°C, độ ẩm > 95% chođến ngày thử mẫu

Hình 4 Ba mẫu dầm dầm BTCT kích thước 200x300x3000

2.2.4 Chế tạo bộ thí nghiệm uốn ba điểm

Hình 5 Bộ thí nghiệm uốn 3 điểm

Do khó khăn về kinh phí nên bộ thí nghiệm uốn ba điểm chưa được triển khai đúng tiến độ

3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ KIẾN NGHỊ:

Phần lớn những mục tiêu đặt ra của đề tài đã được hoàn thành Đó là việc vậndụng phương pháp tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn TCVN 5574-

2012 vào kết cấu dầm Các tính toán bao gồm tính toán trên tiết diện thẳng (chịuuốn) và trên tiết diện nghiêng (chịu uốn + cắt)

Mục tiêu thí nghiệm kiểm chứng chưa hoàn thành trọn vẹn Nhóm tác giả chỉmới dừng lại ở bước thiết kế bộ thí nghiệm uốn ba điểm cho kết cấu dầm BTCT màchưa triễn khai thực tế do khó khăn về kinh phí Nhóm tác giả kiến nghị Khoa vànhà trường tiếp tục hỗ trợ kính phí để nhóm hoàn thành những công việc tiếp theo

để đề tài của nhóm được kết thúc một cách trọn vẹn Các công việc tiếp theo đó là

- Triễn khai thực tế bản thiết kế bộ thí nghiệm uốn ba điểm

- Thí nghiệm khả năng chịu lực của ba dầm BTCT đã đúc để kiểm chứng lý thuyết tính toán

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phạm Huy Chính, Thiết kế thành phần bê tông, NXB XÂY DỰNG, năm 2010

[2] Nguyễn Thị Hằng, Sử dụng các loại cốt liệu khác nhau để thiết kế cấp phối bêtông, đề tài nghiên cứu sinh viên cấp trường năm 2012-2013

[3] TCVN 5574-2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

[4] GS TSKH Phùng Văn Lự, Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB GIÁO DỤC, năm

2009

[5] Th.s Phan Thế Vinh – Th.s Trần Hữu Bằng, Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB xây

dựng, năm 2009

[6] Giáo trình vật liệu xây dựng, NXB XÂY DỰNG, năm 2011.

[7] Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 3118 : 1993

[8] Một số tài liệu khác