Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr­êng ®¹i häc x©y dùng ------------------- Ph¹m trung dòng NGHI£N CøU §é CøNG CHèNG UèN CñA SµN BUBBLEDECK Chuyªn Ngµnh: x©y dùng c«ng tr×nh dd & cn M· sè: 60.58.20 LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt C¸n bé h­íng dÉn: Gs.ts nguyÔn ®×nh cèng Hµ néi - 2009 LỜI NÓI ĐẦU Nhu cÇu x©y dùng c¸c c«ng tr×nh nhµ cao tÇng phôc vô môc ®Ých lµm nhµ ë, lµm v¨n phßng cho thuª ®ang rÊt ph¸t triÓn, cã mét xu h­íng chung lµ c¸c KiÕn tróc s­ ®Òu muèn t¨ng kh«ng gian sö dông b»ng c¸ch kÐo d·n kho¶ng c¸ch c¸c b­íc cét lªn ®Õn møc 8m, 10m, 12m thËm chÝ 15m vµ sö dông sµn ph¼ng ®Ó dÔ dµng bè trÝ kh«ng gian sö dung ®èi víi c«ng tr×nh BTCT. §Ó ®¸p øng yªu cÇu nµy c¸c kÕt cÊu s­ ®· nghiªn cøu vµ øng dông nhiÒu gi¶i ph¸p, cã thÓ ph©n lo¹i c¸c gi¶i ph¸p nh­ sau: cÆp gi¶i ph¸p kÕt cÊu BTCT toµn khèi vµ kÕt cÊu BTCT l¾p ghÐp, cÆp gi¶i ph¸p kÕt cÊu BTCT th­êng vµ kÕt cÊu BTCT øng lùc tr­íc. Bªn c¹nh c¸c gi¶i ph¸p mang tÝnh ®iÓn h×nh, ®Ó kh¾c phôc nh­îc ®iÓm cña tõng gi¶i ph¸p cã thªm xu h­íng sö dông kÕt hîp nh­ kÕt cÊu BTCT b¸n l¾p ghÐp, kÕt cÊu BTCT toµn khèi, l¾p ghÐp, b¸n l¾p ghÐp kÕt hîp cã hoÆc kh«ng thÐp øng lùc tr­íc. Gi¶i ph¸p ®­îc nhiÒu ng­êi quan t©m sö dông nhÊt lµ gi¶i ph¸p BTCT b¸n l¾p ghÐp vµ kh«ng cÇn sö dông c¸p øng lùc tr­íc. B¶n th©n em qua c«ng viÖc thùc tÕ ®· cã sö dông gi¶i ph¸p kÕt cÊu sµn rçng BubbleDeck, gi¶i ph¸p nµy tËn dông ­u ®iÓm cña c«ng nghÖ l¾p ghÐp vµ toµn khèi, phÇn BTCT ®æ toµn khèi lµ rÊt lín t¹o tÝnh ®ång nhÊt cña hÖ kÕt cÊu. HÖ sµn BubbleDeck sö dông bãng rçng t¹i vïng bª t«ng Ýt chÞu lùc nªn gi¶m träng l­îng b¶n th©n cña sµn, ®iÒu nµy dÉn ®Õn t¨ng kho¶ng c¸ch l­íi cét, gi¶m kÝch th­íc cét, mãng cho c«ng tr×nh. Lý thuyÕt tÝnh to¸n cña kÕt cÊu nµy sö dông lý thuyÕt c¬ b¶n cña kÕt cÊu BTCT kÕt hîp víi tiªu chuÈn cña Hµ Lan vµ ch©u ¢u ¸p dông cho hÖ sµn BubbleDeck. ViÖc tÝnh to¸n ®é vâng cña sµn nµy hiÖn nay ch­a cã c«ng thøc tÝnh to¸n theo tiªu chuÈn ViÖt Nam, b»ng viÖc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm kh¶ n¨ng lµm viÖc chÞu uèn vµ quy ®æi tiÕt diÖn t­¬ng ®­¬ng cña sµn BubbleDeck víi sµn ®Æc t­¬ng ®­¬ng, sö dông c«ng thøc tÝnh ®é vâng b¶n ®Æc ®µn håi ®Ó tÝnh ®é vâng cña cña lo¹i kÕt cÊu nµy. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm sµn BubbleDeck kÕt hîp víi lý thuyÕt tÝnh quy ®æi sÏ cho c¸ch ®¸nh gi¸ vÒ hÖ kÕt cÊu sµn nµy. §­îc sù ®ång ý cña Gi¸o viªn h­íng dÉn vµ cña khoa sau §¹i häc, em ®· chän ®Ò tµi: “ Nghiªn cøu ®é cøng chèng uèn cña sµn BubbleDeck” lµm ®Ò tµi luËn v¨n th¹c sü chuyªn ngµnh x©y dùng d©n dông vµ c«ng nghiÖp cña m×nh. Em xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c cña m×nh tíi GS.TS.NguyÔn §×nh Cèng, ng­êi ®· tËn t×nh h­íng dÉn vµ ®ãng gãp nh÷ng ý kiÕn quý b¸u trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n nµy. Cho phÐp em bµy tá lßng biÕt ¬n ®Õn c¸c gi¸o viªn tham gia gi¶ng d¹y kho¸ häc, ch©n thµnh c¶m ¬n nh÷ng nhËn xÐt, nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp thiÕt thùc cña -1 - c¸c gi¸o viªn trong bé m«n C«ng tr×nh bª t«ng cèt thÐp- Tr­êng ®¹i häc X©y dùng vµ c¸c gi¸o viªn trong héi ®ång ®Ó luËn v¨n ®­îc hoµn chØnh h¬n. Hµ néi, th¸ng 8 n¨m 2009. Häc viªn Ph¹m Trung Dòng -2 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Môc lôc Lời nói đầu ………………………………………………………………….…….. 1 Chương I: Tổng Quan……………………………………………………………………. 5 I.1. Giới thiệu về sàn BubleDeck…………………………………………............... 5 I.2. Tình hình sử dụng sàn BubbleDeck trên thế giới và Việt Nam……………….. 15 I.3. Lý thuyết tính toán độ cứng chống uốn của dầm ………………………………18 I.3.1. Theo TCXDVN 356-2005…………………………………………………... 18 I.3.1.1.Đại cương về tính toán độ võng…………………………………………….. 18 I.3.1.2.Độ cong và độ cứng chống uốn.…………………………………………….. 18 I.3.2. Theo TCXD 5574-1991…………………………………………………….. 25 I.3.3. Theo Tiêu chuẩn xây dựng Hoa kỳ ACI…………………………................. 27 I.3.3.1.Độ cứng chống uốn và mômen quán tính.………………………………….. 27 I.3.3.2.Mômen quán tính hiệu dụng…….………………………………………….. 29 I.3.4. Kết luận………………….………………………………………………….. 31 Chương II: Nghiên cứu thực nghiệm độ cứng chống uốn của sàn BubbleDeck II.1. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm …………………………………………. 32 II.2. Địa điểm, thời gian, thành phần tham gia thực nghiệm…………………….. 32 II.3. Sơ đồ thực nghiệm, sơ đồ chất tải, biện pháp gia tải ………………………. 32 II.4. Dụng cụ và thiết bị đo tiến hành thực nghiệm ……. ………………………. 35 II.5. Quy trình thực nghiệm……………………… ……. ………………………. 36 II.6. Kết quả đo chuyển vị biến dạng…………...…………………....................... 38 Chương III: Thiết lập công thức tính độ cứng của sàn Bubbledeck …………… ……. 47 III.1. Lý thuyết tính toán……………… ……………………………… ………… 47 III.1.1 Phương pháp giải tích………………………………………………………. 47 III.1.2 Phương pháp gần đúng……………………………………………………… 48 III.1.3 Phương pháp phần tử hữu hạn……………………………………. ……….. 49 -3- LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng III.2. Thiết lập công thức tính độ cứng chống uốn của sàn BubbleDeck ………. 50 III.2.1 Phương pháp:……………………………………………………. ………... 50 III.2.2 Khi chưa nứt……………………………………………..…………………. 52 III.2.3 Khi có xuất hịên vết nứt…………………………………………..… ……… 54 III.3. Tính toán độ võng theo lý thuyết với sàn BubbleDeck sử dụng trong thí nghiệm III.3.1 Khi sàn chưa xuất hiện vết nứt…………………………………. ………… 55 III.3.2 Khi sàn có xuất hiện vết nứt…………………………………. ... ………… 58 III.4 Tính toán sàn thí nghiệm bằng pp PTHH, so sánh với cách tính đề nghị …61 III.5 Kết luận ………………………………………………..………………… 68 Kết luận và kiến nghị……………………………….. ………………….. ……. 70 Tài liệu tham khảo……………………………….. ……………………............. 71 -4- LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ch­¬ng I. Ph¹m Trung Dòng Tæng quan I.1. Giíi thiÖu vÒ sµn bubbledeck Gi¶i ph¸p x©y dùng c¶i thiÖn triÖt ®Ó thiÕt kÕ c«ng tr×nh vµ hiÖu qu¶ ®ång thêi gi¶m gi¸ thµnh c«ng tr×nh: Bubble Deck lµ mét gi¶i ph¸p mang tÝnh c¸ch m¹ng lo¹i bá phÇn bª t«ng kh«ng tham gia chÞu lùc gi÷a tÊm sµn, dÉn ®Õn viÖc gi¶m ®¸ng kÓ träng l­îng b¶n th©n kÕt cÊu. Bubble Deck dùa trªn kü thuËt s¸ng chÕ míi – kÕt hîp trùc tiÕp gi÷a kh«ng khÝ vµ thÐp. PhÇn khu«n rçng bªn trong qu¶ bãng ë phÇn gi÷a tÊm tiÕt kiÖm ®Õn 35% träng l­îng b¶n th©n sµn. Sù tham gia cña c¸c qu¶ bãng nhùa t¸i chÕ ®ãng vai trß nh­ nh÷ng tÊm khu«n rçng, cho phÐp t¨ng 1,5 lÇn kho¶ng c¸ch l­íi cét c«ng tr×nh. Sù tæ hîp hîp lý cña nh÷ng qu¶ bãng nµy víi tÊm sµn ph¼ng ®­îc më réng theo c¶ hai h­íng; tÊm sµn liªn kÕt trùc tiÕp víi cét mµ kh«ng cÇn dÇm, dÉn ®Õn gi¶m gi¸ thµnh c«ng tr×nh vµ ®em l¹i nh÷ng lîi Ých sau: + Sù linh ho¹t trong thiÕt kÕ: dÔ dµng ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu phøc t¹p vÒ kh«ng gian tæ hîp cho c«ng tr×nh (kÓ c¶ nh÷ng « b¶n cong). + Gi¶m tÜnh t¶i: 35% träng l­îng sµn ®­îc h¹ thÊp dÉn ®Õn gi¶m ®¸ng kÓ kÝch th­íc mãng. + Më réng b­íc cét: t¨ng 50% kho¶ng v­ît cña cét so víi hÖ kÕt cÊu th«ng th­êng. + Xãa bá hÖ dÇm bªn trong c«ng tr×nh: dÉn ®Õn viÖc s¶n xuÊt, l¾p dùng nhanh h¬n vµ rÎ h¬n. + Xãa bá hÖ t­êng chÞu lùc: cã thÓ thay thÕ c¸c líp bao che bªn -5 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng ngoµi b»ng c¸c vËt liÖu nhÑ (kÝnh). + Th©n thiÖn víi m«i tr­êng: gi¶m thiÓu c¸c chÊt th¶i cacbon vµ n¨ng l­îng. DiÖn tÝch sµn tæng thÓ ®­îc chia thµnh c¸c cÊu kiÖn nhá cã thÓ réng 3m hoÆc 2,4m phô thuéc vµo mÆt b»ng c«ng tr×nh, c¸c cÊu kiÖn ®­îc s¶n xuÊt hµng lo¹t víi c«ng nghÖ riªng. Nh÷ng cÊu kiÖn nµy bao gåm c¸c l­íi thÐp trªn vµ d­íi, víi kÝch th­íc phô thuéc vµo d¹ng c«ng tr×nh cô thÓ, hÖ l­íi ®­îc liªn kÕt víi nhau vµ víi hÖ l­íi thÐp ®øng, hÖ bãng rçng ®Æt gi÷a hÖ l­íi thÐp trªn vµ d­íi ®Ó cè ®Þnh vÞ trÝ. §èi víi sµn Bubble Deck lo¹i B, ng­êi ta tiÕn hµnh ®æ tr­íc mét líp bª t«ng máng phÝa d­íi (th­êng dµy 5 – 6 cm), ®ãng vai trß nh­ tÊm v¸n khu«n cè ®Þnh ®ì c¸c líp cèt thÐp vµ bãng rçng ë trªn. Trªn c«ng tr­êng, c¸c cÊu kiÖn ®¬n lÎ sÏ ®­îc nèi víi nhau bëi hÖ cèt thÐp rêi r¹c ®Æt chÝnh gi÷a n¬i liªn kÕt gi÷a c¸c tÊm sµn. C¸c tÊm nèi rêi r¹c ®­îc chÌn trªn líp bãng rçng môc ®Ých t¹o thµnh c¸c tÊm nèi buéc chÆt víi l­íi thÐp trªn ®Ó liªn kÕt c¸c cÊu kiÖn víi nhau. Sau khi bª t«ng ®«ng cøng, sÏ t¹o ra hÖ kÕt cÊu liªn tôc trªn toµn bé b¶n sµn; c¸c tÊm nèi thõa sÏ ®­îc lo¹i bá ®Ó t¹o ra tÊm sµn liÒn. Bubble Deck ®· ®­îc ¸p dông thµnh c«ng réng r·i ë ch©u ¢u. ë §an M¹ch vµ Hµ Lan trong vßng 7 n¨m trë l¹i ®©y trªn 1 triÖu mÐt vu«ng sµn Bubble Deck ®­îc thi c«ng ë nhiÒu c«ng tr×nh cao tÇng. Nguyªn t¾c cÊu t¹o c¬ b¶n cña sµn BubbleDeck Sµn Bubble Deck lµ lo¹i kÕt cÊu sµn rçng lµm viÖc theo hai ph­¬ng trong ®ã c¸c qu¶ bãng nhùa cã vai trß gi¶m thiÓu l­îng bª t«ng ë vïng kh«ng cÇn thiÕt. B»ng c¸ch phèi hîp lç rçng t¹o ra do tr¸i bãng vµ bè trÝ c¸c l­íi thÐp, kÕt cÊu bª t«ng cã thÓ ®­îc tèi ­u hãa viÖc sö dông ®ång thêi c¸c vïng chÞu m« men uèn vµ vïng chÞu c¾t. + L­íi thÐp trªn. + Bãng rçng b»ng nhùa t¸i chÕ. + L­íi thÐp d­íi (®æ líp bª t«ng 60mm tïy chän). ¦u ®iÓm trong l¾p dùng cña Bubble Deck chÝnh lµ kÕt qu¶ cña phèi hîp ®Æc tÝnh h×nh häc cña hai chi tiÕt c¬ b¶n: l­íi thÐp vµ bãng nhùa rçng. -6 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng L­íi thÐp cã nhiÖm vô ph©n bæ vµ ®Þnh vÞ c¸c tr¸i bãng t¹i nh÷ng vÞ trÝ chÝnh x¸c, c¸c tr¸i bãng ®Þnh h×nh thÓ tÝch lç rçng vµ ®Þnh d¹ng l­íi thÐp. Khi tiÕn hµnh ®æ bª t«ng phñ kÝn l­íi thÐp vµ bãng nªu trªn, ta cã ®­îc tÊm sµn rçng “toµn khèi” triÖt ®Ó lµm viÖc theo 2 ph­¬ng. C¸c tÊm sµn tiªu chuÈn TÊm sµn ChiÒu KÝch B­íc cét ChiÒu dµi B­íc cét Khèi tiªu th­íc (nhiÒu l­îng sµn l­îng BT bãng nhÞp) c«ng x«n (mét lín nhÊt nhÞp) hoµn ®æ t¹i chç (mm) (m) (m) thµnh (m3/m2) dµy sµn chuÈn (mm) (m) Träng (Kg/m2) BD230 230 φ180 5 – 8.1 ≤ 2.8 5 – 6.5 4.26 0.112 BD280 280 φ225 7 – 10.1 ≤ 3.3 6 – 7.8 5.11 0.146 BD340 340 φ270 9 – 12.5 ≤ 4.0 7 – 9.5 6.22 0.191 BD390 390 φ315 11 – ≤ 4.7 9 – 10.9 6.92 0.219 – ≤ 5.4 10 – 7.95 0.252 – 9.09 0.298 – 10.30 0.348 14.4 BD450 450 φ360 13 16.4 BD510 510 φ410 15 12.5 – ≤ 6.1 18.8 BD600 600 φ500 16 11 13.9 – ≤ 7.2 21.0 12 15.0 vÝ dô CÊu t¹o bãng NHùA D=270mm ChiÒu dµy nhôa t=2mm ChiÒu cao ch©n -7 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng C¸c tÊm Bubble Deck tiªu chuÈn ®­îc thiÕt kÕ s½n ®Ó phï hîp c¸c d¹ng c«ng tr×nh x©y dùng, chiÒu dµi b­íc cét, t¶i träng t¸c dông vµ c¸ch bè trÝ c¸c cét. B¶ng sau ®©y ®­îc tæng hîp trªn c¬ së ph©n tÝch tÝnh to¸n chi tiÕt víi c¸c th«ng sè: chiÒu dµy líp bª t«ng b¶o vÖ cho líp cèt thÐp d­íi cïng lµ 20mm (kh¶ n¨ng kh¸ng löa trong 1 giê); t¶i träng ®éng 3+1 kN/m2, tÜnh t¶i 1.5 kN/m2 vµ gi¸ trÞ lín nhÊt t¶i träng ph©n bè cña t­êng träng l­îng nhÑ bao ngoµi lµ 6 kN/m. Khèi l­îng sµn sau khi hoµn thµnh vµ träng l­îng bª t«ng ®æ t¹i chç trªn 1m2 sµn tæ hîp bëi c¸c tÊm l¾p ghÐp cã kÝch th­íc 3 x 9 m víi khèi l­îng cèt thÐp tæng céng lµ 35kg/m2. HiÖu qu¶ sö dông Bubble Deck ¦u thÕ chÝnh cña c¸c qu¶ bãng lµ gi¶m träng l­îng cña tÊm sµn. Träng l­îng b¶n th©n cña sµn Bubble Deck gi¶m 1/3 lÇn so víi tÊm sµn ®Æc cã cïng ®é dµy vµ kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng chÞu uèn vµ ®é cøng cña tÊm sµn. Gi¸ trÞ gia t¨ng sö dông bª t«ng: So víi tÊm sµn ®Æc, mét tÊm sµn Bubble Deck cã kh¶ n¨ng chÞu lùc gÊp ®«i víi 65% l­îng bª t«ng vµ cã cïng kh¶ n¨ng chÞu lùc víi 50% l­îng bª t«ng. * C¸c d¹ng Bubble Deck a. D¹ng A (sµn toµn khèi): TÊm Bubble Deck ®¬n gi¶n ®­îc cÊu t¹o bëi l­íi thÐp d­íi, qu¶ bãng vµ l­íi thÐp trªn sau ®ã sÏ ®­îc ®æ bª t«ng t¹i c«ng tr­êng trªn hÖ v¸n khu«n truyÒn thèng. b. D¹ng B (b¸n l¾p ghÐp): TÊm Bubble Deck b¸n l¾p ghÐp cã phÇn d­íi cña tr¸i bãng vµ l­íi thÐp d­íi ®­îc ®æ bª t«ng t¹i x­ëng, phÇn bª t«ng ®óc s½n nµy sÏ thay thÕ cho v¸n khu«n t¹i c«ng tr­êng. c. D¹ng C (tÊm l¾p ghÐp hoµn thiÖn): TÊm Bubble Deck d­íi d¹ng c¸c tÊm ®óc s½n toµn khèi cã thÓ ®­îc cung cÊp ®Ó thùc hiÖn l¾p ghÐp t¹i c«ng tr­êng. -8 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng *ThiÕt kÕ bubble deck CÊu t¹o c¬ b¶n sµn Bubble Deck ChiÒu TT dµy §­êng kÝnh sµn bãng (mm) (mm) 1 230 2 Sè l­îng Bª t«ng Cèt thÐp Träng l­îng bãng / m2 (m3 / m2) (kg / m2) φ180 25 0.148 22.9 370 280 φ225 16 0.184 23.4 460 3 340 φ270 11.1 0.220 27.1 550 4 390 φ315 8.16 0.256 28.2 640 5 450 φ360 6.25 0.292 36.4 730 (kg / m2) ChØ dÉn thiÕt kÕ. Bubble Deck lµ tÊm sµn lâi rçng lµm viÖc theo 2 ph­¬ng, ®­îc thiÕt kÕ theo ph­¬ng ph¸p quy ®Þnh cho tÊm sµn ®Æc theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ c«ng tr×nh bª t«ng cèt thÐp DIN 1045 (1988) hoÆc DIN 1045 (2001). * Quy tr×nh thiÕt kÕ sµn Bubble Deck: Dùa trªn t¶i träng ®· tÝnh to¸n, c¨n cø vµo hå s¬ kiÕn tróc, lËp s¬ ®å tÝnh hÖ kÕt cÊu nh­ sau: + Toµn bé hÖ kÕt cÊu c«ng tr×nh ®­îc tÝnh theo s¬ ®å lµm viÖc kh«ng gian, bao gåm c¶ dÇm, sµn, cét. + TÊt c¶ kÕt cÊu sµn ®æ toµn khèi cïng víi mò cét, mò v¸ch ®Ó thÐp chê nªn coi tÊm sµn liªn kÕt cøng víi c¸c gèi kª, tÊm sµn cã bãng quy vÒ phÇn tö vá máng, tÊm sµn rçng -9 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng quy vÒ vËt liÖu t­¬ng ®­¬ng theo h­íng dÉn ®­îc chuyÓn giao cña Bubble Deck International §an M¹ch b»ng phÇn mÒm chuyªn dông. + Dïng ch­¬ng tr×nh SAFE 8.08 ®Ó tÝnh to¸n néi lùc cña hÖ sµn nhµ víi ®é cøng cña sµn Bubble Deck quy ®æi theo ®é cøng cña sµn BTCT th«ng th­êng. *. C¸c sè liÖu cho thiÕt kÕ Bubble Deck tu©n theo b¶ng sau ®©y: Kho¶ng c¸ch m¾t l­íi chøa qu¶ bãng cã thÓ thay ®æi. Sù gi¶m t¶i träng phô thuéc vµo sè l­îng bãng trªn mçi mÐt vu«ng sµn. Sè liÖu §/vÞ C¸c chØ tiªu §­êng kÝnh bãng cm 18.00 22.50 27.00 31.50 36.00 40.50 45.00 K.c¸ch m¾t l­íi tèi thiÓu cm 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 Sè l­îng bãng tèi ®a 1/m2 25.00 16.00 11.11 8.16 6.25 4.94 4.00 ChiÒu dµy sµn tèi thiÓu cm 23.00 28.00 34.00 40.00 45.00 52.00 58.00 0.08 0.15 0.26 0.41 0.61 0.87 1.19 1.91 2.39 2.86 3.34 3.82 4.29 4.77 HÖ sè ®é cøng chèng uèn - 0.88 0.87 0.87 0.88 0.87 0.88 0.88 HÖ sè chÞu c¾t 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 Gi¶m t¶i do mçi qu¶ kN bãng Gi¶m t¶i tèi ®a trªn 1m2 kN/m 2 - §iÓm næi bËt sµn bubble deck 1. ThiÕt kÕ -10 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng I. ViÖc sö dông Bubble Deck gióp cho thiÕt kÕ kiÕn tróc linh ho¹t h¬n dÔ dµng lùa chän c¸c h×nh d¹ng, phÇn m¸i ®ua vµ ®é v­ît nhÞp/diÖn tÝch sµn lín h¬n víi Ýt ®iÓm gèi tùa (cét, v¸ch) h¬n kh«ng dÇm, kh«ng t­êng chÞu t¶i vµ Ýt cét lµm cho thiÕt kÕ nhµ kh¶ thi vµ dÔ thay ®æi. Còng cã thÓ dÔ dµng thay ®æi phÇn thiÕt kÕ néi thÊt trong suèt vßng ®êi cña c«ng tr×nh. MÆt c¾t cña Bubble Deck còng t­¬ng tù nh­ nh÷ng tÊm sµn rçng theo mét ph­¬ng th«ng th­êng ®· ®­îc sö dông h¬n 40 n¨m qua. Tuy nhiªn kÕt cÊu cña nh÷ng tÊm sµn lo¹i nµy cã nh­îc ®iÓm lµ chØ chÞu lùc theo mét ph­¬ng nªn cÇn cã dÇm hoÆc t­êng lµm gèi tùa suèt chiÒu dµi ë c¶ hai ®Çu tÊm sµn, v× thÕ khã thay ®æi kÕt cÊu cña tßa nhµ. ¦u ®iÓm: + Gi¶m träng l­îng. + T¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc. + §é v­ît nhÞp lín. + Ýt cét (l­íi cét cã thÓ th­a h¬n). + Kh«ng cÇn dÇm d­íi trÇn, kh«ng cÇn mò cét. 2. Kü thuËt a. Kh¶ n¨ng chÞu lùc. Mét tÊm sµn ®Æc gÆp rÊt nhiÒu vÊn ®Ò khi ph¶i v­ît nhÞp lín do ¶nh h­ëng cña träng l­îng b¶n th©n. Bubble Deck ®· gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy khi gi¶m 35% l­îng bª t«ng trong tÊm sµn nh­ng vÉn ®¶m b¶o kh¶ n¨ng chÞu lùc t­¬ng øng. V× vËy, khi cã cïng kh¶ n¨ng chÞu lùc, mét tÊm sµn Bubble Deck chØ cÇn sö dông 50% l­îng bª t«ng so víi mét tÊm sµn ®Æc, hoÆc cïng ®é dµy tÊm sµn Bubble Deck cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i gÊp ®«i sµn ®Æc nh­ng chØ tiªu thô 65% l­îng bª t«ng. Bubble Deck cã kh¶ n¨ng chÞu lùc c¾t xÊp xØ 65% kh¶ n¨ng sµn ®Æc víi cïng chiÒu cao. Trong tÝnh to¸n th­êng sö dông hÖ sè 0.6 ®Ó thÓ hiÖn mèi t­¬ng quan nµy. Trong nh÷ng vïng chÞu lùc phøc t¹p (khu vùc quanh cét, v¸ch, lâi), -11 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng cã thÓ bít c¸c qu¶ bãng ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng chÞu lùc c¾t cho b¶n sµn. b. Kh¶ n¨ng chÞu ®éng ®Êt. Lùc ®éng ®Êt t¸c dông lªn c«ng tr×nh cã gi¸ trÞ tØ lÖ víi khèi l­îng toµn c«ng tr×nh vµ khèi l­îng t­¬ng øng ë tõng ®é cao sµn. Bubble Deck, tÊm sµn ph¼ng chÞu lùc theo hai ph­¬ng, víi ­u ®iÓm gi¶m nhÑ träng l­îng b¶n th©n, khi kÕt hîp víi hÖ cét v¸ch chÞu lùc sÏ trë thµnh mét gi¶i ph¸p hiÖu qu¶ chèng ®éng ®Êt cho c¸c c«ng tr×nh cao tÇng. c. Kh¶ n¨ng v­ît nhÞp. §å thÞ m« t¶ mèi quan hÖ kh¶ n¨ng v­ît nhÞp – chiÒu dµy sµn t­¬ng øng víi kh¶ n¨ng chÞu m« men cho tõng lo¹i tÊm sµn. Qóa tr×nh x¸c ®Þnh nhÞp lín nhÊt mµ tÊm sµn Bubble Deck cã thÓ v­ît qua dùa trªn tiªu chuÈn British Standard 8110 vµ Eurocode 2, cã bæ sung hÖ sè 1.5 ®Ó kÓ ®Õn viÖc gi¶m nhÑ b¶n th©n sµn so víi sµn ®Æc truyÒn thèng. TØ sè gi÷a nhÞp/chiÒu cao tÝnh to¸n cña tÊm sµn L/d ≤ 30 ®èi víi sµn ®¬n, L/d ≤ 39 ®èi víi sµn liªn tôc, L/d ≤ 10.5 ®èi víi sµn ngµm mét ph­¬ng. . d.KÕt hîp víi gi¶i ph¸p c¨ng sau. Khi cÇn v­ît nhÞp lín (trªn 15m) nªn dïng gi¶i ph¸p Bubble Deck øng lùc tr­íc, thùc hiÖn c¨ng sau (PT). Khi v­ît nhÞp lín, tÊm sµn Bubble Deck th«ng th­êng sÏ kh«ng gÆp khã kh¨n vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc nh­ng cÇn h¹n chÕ vÒ ®é vâng lín, v× vËy ph¶i thùc hiÖn gi¶i ph¸p PT. Bubble Deck International võa hoµn thµnh 32,000m2 sµn khu vùc ph¸t thanh vµ truyÒn h×nh cho trung t©m truyÒn th«ng §an M¹ch víi kÕt cÊu sµn øng lùc tr­íc c¨ng sau dµy 390mm, khÈu ®é v­ît nhÞp trªn 16m. C¸c d©y c¸p øng lùc tr­íc ®Æt c¸ch nhau 3m còng ®­îc ch«n dÔ dµng vµo khe hë gi÷a c¸c qu¶ bãng cña tÊm sµn. -12 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng 3. Ph­¬ng ph¸p S¶n xuÊt vµ thùc hiÖn: + N©ng cao chÊt l­îng nhê qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c«ng x­ëng hãa. + Gi¶m khèi l­îng thi c«ng t¹i c«ng tr­êng, kh«ng ®ßi hái nhiÒu c«ng nh©n tay nghÒ cao. + L¾p dùng ®¬n gi¶n, dÔ dµng. + Kh«ng cÇn nhiÒu kh«ng gian kho b·i. + HÖ gi¸o l¾p dùng nhÑ vµ Ýt tèn kÐm. + Gi¶m thiÓu r¸c th¶i trªn c«ng tr­êng. 4. HiÖu qu¶ kinh tÕ + TiÕt kiÖm vËt liÖu (tÊm sµn, cét, v¸ch, mãng) ®Õn 50% so víi sµn bª t«ng th«ng th­êng. + Tr¸nh ®­îc viÖc gia c«ng, l¾p ®Æt cèt thÐp ngay t¹i c«ng tr×nh. + Gi¶m m¹nh chi phÝ vËn chuyÓn. + L¾p dùng ®¬n gi¶n. + Bè trÝ mÆt b»ng linh ho¹t. + Chi phÝ cho viÖc söa ch÷a, thay ®æi thÊp. + Tuæi thä c«ng tr×nh cao. KÕt hîp víi c¸c ­u ®iÓm trªn cã thÓ tiÕt kiÖm ®Õn 2-10% chi phÝ cho toµn bé c«ng tr×nh. 5. Th©n thiÖn m«i tr­êng + TiÕt kiÖm ®Õn 50% l­îng vËt liÖu x©y dùng – 1kg nhùa thay thÕ h¬n 100kg bª t«ng. + Tiªu thô Ýt n¨ng l­îng – c¶ trong s¶n xuÊt, vËn chuyÓn vµ thùc hiÖn. + Ýt khÝ th¶i trong s¶n xuÊt vµ vËn chuyÓn, ®Æc biÖt lµ l­îng CO2. + Kh«ng s¶n sinh ra chÊt th¶i – t¸i sö dông 100%. -13 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng + M«i tr­êng x· héi tèt h¬n: c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lµm viÖc, thêi gian x©y dùng ng¾n Ýt ¶nh h­ëng tíi xung quanh, Ýt tiÕng ån trong s¶n xuÊt, vËn chuyÓn vµ l¾p dùng. + Gi¶m thiÓu r¸c th¶i sinh ra t¹i c«ng tr×nh x©y dùng. 6. §Æc ®iÓm næi bËt cña sµn Bubble Deck H×nh ¶nh so s¸nh c¸c ®Æc ®iÓm ®Æc tr­ng cña sµn Bubble Deck so víi sµn th«ng th­êng truyÒn thèng kh¸c. Bªn tr¸i lµ kÕt cÊu sµn truyÒn thèng, bªn ph¶i lµ kÕt cÊu sµn Bubble Deck. H×nh ¶nh chØ râ r»ng khi sö dông sµn Bubble Deck th× yªu cÇu vÒ mÆt kiÕn tróc dÔ ®­îc tháa m·n h¬n vÒ kh«ng gian: §©y lµ lo¹i kÕt cÊu sµn sö dông vËt liÖu hiÖu qu¶ cao, phÇn bª t«ng kh«ng hoÆc Ýt tham gia chÞu lùc ®­îc thay b»ng c¸c qu¶ bãng nhùa rçng lµm gi¶m träng l­îng b¶n th©n ®Õn 35%. D­íi ®©y lµ mét sè ®Æc ®iÓm næi bËt: -14 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng I.2. T×nh h×nh sö dông hÖ kÕt cÊu sµn Bubble deck I.2.1. Trªn thÕ giíi: - HiÖn t¹i ®· cã h¬n 30 n­íc trªn thÕ giíi sö dông sµn Bubble Deck trong x©y dùng c¸c c«ng tr×nh d©n dông vµ c«ng nghiÖp. - Do tr×nh ®é khoa häc c«ng nghÖ trong x©y dùng ph¸t triÓn nªn c¸c c«ng tr×nh ®Òu sö dông l¾p ghÐp víi viÖc s¶n xuÊt c¸c tÊm trong nhµ m¸y vµ vËn chuyÓn ra c«ng tr­êng l¾p ®Æt. ( mét sè h×nh ¶nh chÕ t¹o, v©n chuyÓn, l¾p ®Æt hÖ kÕt cÊu sµn BubbleDeck trªn thÕ giíi). (h×nh ¶nh chÕ t¹o tÊm sµn Bubble Deck t¹i nhµ m¸y) (h×nh ¶nh vËn chuyÓn vµ cÈu l¾p Bubble Deck ) -15 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng (h×nh ¶nh thi c«ng sµn Bubble Deck trªn c«ng tr­êng) I.2.2.T¹i ViÖt Nam: - Do c«ng nghÖ chÕ t¹o tÊm lo¹i B phøc t¹p nªn hiÖn t¹i c¸c c«ng tr×nh ë ViÖt Nam sö dung hÖ sµn Bubble Deck ®æ t¹i chç vµ b­íc ®Çu ®­îc ¸p dông réng r·i. - C«ng nghÖ sµn BubbleDeck ®· ®­îc c«ng ty cæ phÇn kÕt cÊu kh«ng gian Tadits liªn doanh víi c«ng ty BubbleDeck International tõng b­íc ¸p dông vµo ViÖt Nam. ( mét sè h×nh ¶nh chÕ t¹o, v©n chuyÓn, l¾p ®Æt, thi c«ng hÖ kÕt cÊu sµn BubbleDeck t¹i ViÖt Nam). -16 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng -17 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng I.3. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỘ CỨNG CHỐNG UỐN CỦA DẦM I.3.1.Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 356-2005 I.3.1.1. Đại cương về tính toán độ võng. Tính toán độ võng thuộc trạng thái giới hạn thứ hai về điều kiện sử dụng bình thường. Mục tiêu của việc tính toán là xác định độ võng f của cấu kiện ở trạng thái hoạt động bình thường và kiểm tra điều kiện (1-1). f ≤ fu (1-1) fu - độ võng giới hạn (cho phép) của cấu kiện. Để tính toán độ võng f cần dựa vào các phương pháp và công thức của cơ học kết cấu mà trước hết là phải xác định được độ cong. Độ cong này phụ thuộc vào nội lực và độ cứng chống uốn B của cấu kiện. Nội lực dùng để xác định độ cong là nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra trong đó phân biệt phần tác dụng dài hạn và phần tác dụng ngắn han. Độ cong của cấu kiện được xác định trong từng phần của cấu kiện phụ thuộc vào trạng thái đó có hay không có các khe nứt. Việc tính toán, kiểm tra độ võng thường là cần thiết đối với các cấu kiện lắp ghép có sơ đồ tĩnh định, có chiều cao tiết diện tương đối bé (do sử dụng vật liệu có cường độ tương đối cao). Với các cấu kiện toàn khối, có sơ đồ siêu tĩnh, thường chỉ cần kiểm tra độ võng trong các trường hợp có yêu cầu cao (giá trị fu khá bé). Tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 356-2005 cho phép không cần tính toán kiểm tra về biến dạng (độ võng) nếu qua thực nghiệm hoặc thực tế sử dụng các kết cấu tương tự đã khẳng định được kết cấu có đủ độ cứng chống uốn ở giai đoạn sử dụng. I.3.1.2. Độ cong và độ cứng chống uốn 1. Khái niệm về động cong Xét cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm hoặc kéo lệch tâm. Do tác dụng của momen M mà cầu kiện bị cong. Lấy hai điểm A, B gần nhau ở trên trục cấu kiện, kẻ từ A và B hai đường vuông góc với trục, chúng gặp nhau tại điểm O. Gọi O là tâm cong, r = OA là bán kính cong và 1/r là độ cong (hình 1.1a). Về tương quan hình học, xác định 1/r dựa vào các biến dạng ε của các thớ ngoài cùng (hình 1.1.b). -18 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng O b r ho h s t (a) DÇm vâng H×nh 1.1 S¬ ®å x¸c ®Þnh ®é cong Khi bê tông chưa bị nứt: 1 εb + εt = r h Khi bê tông đã bị nứt: 1 εb + εs = r h0 ε b , ε t , ε s , lần lượt là biến dạng của mép bê tông chịu nén, mép bê tông chịu kéo khi chưa nứt và của cốt thép chịu kéo khi bêtông đã bị nứt. Các biến dạng này được xác định phụ thuộc vào nội lực, kích thước hình học của tiết diện và đặc trưng cơ học của vật liệu. 2 Độ cong thành phần và độ cong toàn phần. Tải trọng lên cấu kiện được phân thành tác dụng ngắn hạn và tác dụng dài hạn. Tác dụng dài hạn của tải trọng làm bêtông bị từ biến, làm tăng các biến dạng. Ứng với mỗi tác 1 dụng của một loại tải trọng xác định được độ cong thành phần   . Chỉ số i = 1, 2, 3, 4…  r i thể hiện tác dụng của loại tải trọng. Độ cong toàn phần 1/r là tổng của các độ cong thành phần: 1 1 = ∑  r  r i Tuỳ theo các loại tải trọng có thể đặt lên cấu kiện và tác dụng của chúng mà có cách lấy tổng khác nhau. -19 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng 3. Độ cong đoạn cấu kiện không nứt Toàn bộ cấu kiện hoặc từng đoạn của cấu kiện được xem là không có khe nứt thẳng góc khi thoả mãn điền kiện M r ≤ M cr Trong đó: Mcr : khả năng chống nứt; Mr : mômen do ngoại lực nằm ở một phía của tiết diện đang xét đối với trục song song với trục trung hoà và đi qua điểm lõi xa vùng kéo Với cấu kiện chịu uốn : Mr =M Trong các đoạn như vậy độ cong toàn phần của cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm và kéo lệch tâm được xác định theo công thức: 1 1 1 =  +  r  r 1  r 2 (1-2) 1   − độ cong do tải trọng tạm thời ngắn hạn:  r 1 M 1* 1   =  r 1 ϕb1 Eb I red (1-3) 1   − độ cong do tải trọng tác dụng dài hạn (tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm  r 2 thời dài hạn): M 2* 1 =    r  2 ϕb 2 Eb I red (1-4) M 1* , M 2* - mômen do ngoại lực tương ứng (ngắn hạn và dài hạn) đối với trục vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mômen và đi qua trọng tâm tiết diện thay đổi. Eb – mômen đàn hồi của bêtông. Ired – mômen quán tính của tiết diện quy đổi, xác định theo công thức I red = I b + I 'b + α I s + α I ' s ϕb1 - hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bê tông, lấy như sau: + Đối với bêtông nặng, bêtông hạt nhỏ, bêtông nhẹ có cốt liệu nhỏ đặc chắc, bêtông tổ ong, lấy ϕb1 = 0,85. + Đối với bê tông nhẹ có cốt liệu nhỏ xốp và bê tông rỗng: ϕb1 = 0,7. -20 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng ϕb 2 - Hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến dài hạn của bêtông đến cấu kiện không có khe nứt, lấy như sau: + Đối với bê tông nặng, bêtông nhẹ, bêtông rỗng, bêtông tổ ong: - Khi độ ẩm môi trường từ 40 đến 75%: ϕb 2 = 2. - Khi độ ẩm dưới 40%: ϕb 2 = 3,0. + Đối với bê tông nhỏ hạt, nhóm A: ϕb 2 = 2,6 và 3.9; nhóm B = ϕb 2 =3,0 và 4,5: nhóm C: ϕb 2 = 2,0 và 3,0 ứng với các độ ẩm như đã nêu. Ghi chú: - Khi độ ẩm luôn cao hơn 75% và bêtông ở trạng thái bão hoà nước giá trị ϕb 2 đựơc lấy bằng giá trị đã cho nhân với 0.80. - Khi bêtông thay đổi luân phiên trạng thái bão hoà nước – khô, giá trị ϕb 2 cần nhân với 1,2. 4. Độ cong đoạn cấu kiện có khe nứt. Trong các đoạn có khe nứt thẳng góc trong vùng bê tông chịu kéo, độ cong toàn phần 1 được xác định theo công thức (1-5): r 1 1 1 1 =   −  +  r  r 1  r 2  r 3 (1-5) 1   - độ cong do tác dụng ngắn hạn của toàn bộ tải trọng dùng để tính toán độ võng;  r 1 1   - độ cong ban đầu do tác dụng ngắn hạn của phần tải trọng dài hạn (thường xuyên và  r 2 tạm thời dài hạn); 1   - độ cong do tác dụng dài hạn của phần tải trọng dài hạn.  r 3 Các độ cong thành phần (1/r)i của cấu kiện có tiết diện chữ nhật, chữ T, chữ I (hình hộp) chịu uốn, kéo lệch tâm khi e0 ≥ 0,8h0 và nén lệch tâm, được xác định theo công thức (1-6).  1  M si 1 m   = Bi rN  r i -21 - (1-6) LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Msi – mômen do tất cả ngoại lực đặt ở một phía của tiết diện đang xét đối với trục thẳng góc với mặt phẳng uốn đi qua trọng tâm cốt thép chịu kéo As: Với cấu kiện chịu uốn: (1-7a) Msi = Mi Với cấu kiện nén lệch tâm: Msi = Ni(e0i +ys) Với cấu kiện kéo lệch tâm: Msi = Ni(e0i – ys) e0i = (1-7b) (1-7c) Mi Ni Ys - khoảng cách từ trọng tâm tiết diện (trục cấu kiện) đến trọng tâm cốt thép chịu kéo As. Với tiết diện chữ nhật và chữ I đối xứng thì ys = 0,5h – a. Mi, Ni - nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra ứng với từng trường hợp xác định độ cong. Với i = 1 thì M1, N1 là do toàn bộ tải trọng, với i = 2 và 3 thì M2 = M3; N2 = N3 là do phần tải trọng tác dụng dài hạn. Bi - độ cứng chống uốn, xác định theo công thức (1-8) Bi = h0 Z i ψ si ψb + As Es Ab Ebν i Ab = (ϕ fi + ξi ) bh0 (1-8) (1-9) Zi – cánh tay đòn nội lực xác đinh theo công thức sau ứng với từng tác dụng của tải trọng.   h 'f +ξ2   h h Z b = 1 − 0  2(ϕ f + ξ )  0     ψ b - hệ số xét đến sự phân bố không đều của biến dạng thớ bêtông chịu nén ngoài cùng ( ε b ), được lấy như sau: - Đối với bê tông nặng, bêtông hạt nhỏ, bêtông nhẹ cấp cao hơn B7,5, lấy ψ b = 0,90. - Đối với bê tông nhẹ, bêtông rỗng, bêtông tổ ong cấp B7,5 và thấp hơn lấy ψ b = 0,70. - Đối với kết cấu chịu tải trọng trùng lặp, không phụ thuộc vào loại và cấp bêtông ψ b = 1,0. -22 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng ϕ fi - hệ số của cánh và cốt thép chịu nén, tuỳ thuộc vào tác dụng của tải trọng (thông qua hệ số đàn hồi dẻo ν i ). ν i - hệ số đàn hổi dẻo vùng nén. ξ= xi - chiều cao tương đối của vùng nén, ứng với từng trường hợp tác dụng của h0 tải trọng. ψ si - hệ số xét đến biến dạng không đều của cốt thép chịu kéo do sự tham gia chịu lực của bêtông chịu kéo giữa các khe nứt. Xác định ψ si ứng với từng trường hợp tác dụng của tải trọng theo công thức : ψ si = 1,25 - ϕlϕm − ϕ N (1-10) đồng thời lấy ψ si không lớn hơn 1. ϕ N - ảnh hưởng của lực dọc, với câu kiện chịu uốn lấy ϕ N = 0. Với cấu kiện chịu nén lệch tâm, kéo lệch tâm lấy ϕ N theo công thức (1-9): ϕN = Trong đó lấy: 1 − ϕm2 e ( 3,5 − 1,8ϕm ) s h0 (1-11) es 1, 2 ≥ h0 ϕls ϕls - hệ số xét đến ảnh hưởng tác dụng dài hạn của tải trọng. Với bêtông có cấp độ bền B > 7,5 lấy ϕls như sau: + Khi tính tác dụng ngắn hạn của tải trọng Với cốt thép trơn và sợi: ϕls = 0,1. Với cốt thép có gờ: ϕls = 1,1 + Khi tính tác dụng dài hạn của tải trọng ϕls = 0,8 (đối với mọi loại cốt thép). Với bêtông có cấp độ bền B ≤ 7,5; lấy ϕls bằng giá trị đã cho nhân với hệ số 0,75. ϕm - hệ số liên quan đến quá trình mở rộng khe nứt: ϕm = Rbt .ser Wpl M r m M rp Đồng thời lấy ϕm ≤ 1 Lấy –Mrp khi nó ngược chiều với Mr và ngược lại. -23 - (1-12) LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Es - khoảng cách từ điểm đặt lực dọc lệch tâm N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo As. Theo định nghĩa thì: es = Ms N Với cấu kiện nén lệch tâm: es = e0 + ys. Với cấu kiện kéo lệch tâm: es = e0 – ys. [xem định nghĩa Ms ở công thức (1-7)]. 1 1 - độ cong do tác dụng của lực dọc. Với cấu kiện chịu uốn = 0. Với cấu kiện chịu lực N rN nén lệch tâm lấy dấu -, cấu kiện kéo lệch tâm lấy dấu + và xác định theo công thức (1-13): Nϕ 1 = i si rN Es As h0 (1-13) 5. Biều đồ độ cong. BiÓu ®å M BiÓu ®å 1 r H×nh 1.2 BiÓu ®å m«men uèn vµ biÓu ®å ®é cong cña dÇm Độ cong toàn phần Cần tính toàn 1 xác định theo công thức (1-2) hoặc (1-5) là tại một tiết diện. r 1 cho một số tiết diện rồi thể hiện biểu đồ độ cong của từng đoạn và của r toàn bộ cấu kiện. Theo các công thức đã dẫn thấy rằng độ cong 1 tỉ lệ với mômen uốn M. r Như vậy, biểu đồ độ cong có cùng hình dạng với biểu đồ M. Trong các đoạn có mômen dương thì biểu đồ độ cong 1 có giá trị dương và ngược lại (hình 1.2). Đối với cấu kiện r chịu uốn có tiết diện không đổi, có khe nứt, trên mỗi đoạn có mômen cùng dấu có thể tính độ cong ở tiết diện có mômen lớn nhất, độ cong của những tiết diện còn lại của đoạn đó được lấy tỉ lệ với tỉ lệ mômen uốn. -24 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Để lập biểu đồ độ cong chỉ cần dựa vào một biểu đồ mômen ứng với trường hợp tải trọng đang xét, không cần lập biếu đồ độ cong ứng với hình bao mômen. 6. Độ cứng chống uốn. Gọi B là độ cong chống uốn của dầm, nó được định nghĩa theo biểu thức (1-13), tỉ lệ nghịch với độ cong 1 . r 1 M M = hoặc B = 1 r B r (1- 14) )1313 Với dầm bằng vật liệu đàn hồi có B = EI với E là môđun đàn hồi, I là mômen quán tính. Với dầm bêtông cốt thép không có khe nứt, từ biểu thức (1-3) rút ra độ cứng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng là B1 và độ cứng do tác dụng dài hạn của tải trọng là B2. B1 = ϕb1 Eb I red và B2 = B1 ϕb 2 (1-15) Với dầm bêtông cốt thép co khe nứt, độ cứng chống uốn Bi xác định theo công thức (1-8). I.3.2.Theo tiêu chuẩn xây dựng 5574-1991 Biến dạng (độ võng, góc xoay) của các kết cấu BTCT được tính toán theo các phương pháp của cơ học kết cấu sau khi đã xác định được độ cứng chông uốn B và độ võng 1/p của cấu kiện. Độ võng tại một tiết diện A nào đó của cấu kiện được xác định theo công thức: 1 f = ∫ M (x) 0 1 dx ρ ( x) (1-16) Trogn đó : M ( x ) Là mô men uốn tại tiết diện x do tác dụng của lực đơn vị đặt tại A và hướng theo phương của độ võng canà xác định. 1 ρ ( x) Là độ cong tại tiết diện x xác định theo các tải trọng gây ra độ võng cần tính theo từng đoạn có hoạc không có vết nứt. Độ cứng và độ cong sẽ được xác định cho từng tiết diện hoặc cho từng đoạn cấu kiện phụ thuộc vào biểu đồ mô men uốn và cấu tạo của tiết diện. Trong những đoạn không có vết nứt, độ cứng chống uốn tính theo công thức: -25 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng B0 = kd x Eb x Jtd Trong đó : - kd : Hệ số xét đến biến dạng dẻo của bê tông. - Eb : Mô đun đàn hồi của bê tông. - Jtd : Mô men quán tính của tiết diện tương đương toàn bộ tiết diện bê tông và tiết diện cốt thép. Hệ số tính đổi của cốt thép n = Ea/Eb Mô men do tải trọng ngoài gây ra lấy đối với trục đi qua trọng tâm tiết diện - M tương đương và vuông góc với mặt phẳng uốn. - C : hệ số sét đến ảnh hưởng từ biến. Khi tính tới tác dụng ngắn hạn của tải trọng lấy C=1; với tác dụng dài hạn C=2. Trong những đoạn có vết nứt, độ cứng chông uốn và độ cong tính theo công thức: B= h0 Z1 ψa ψb + Ea Fa ( γ ′ + ξ )ν Ea bh0 (1-17) 1 Ma ψ = ±N ρ B Ea Fa h0 (1-18) Trong đó : Ma : Mô men uốn lấy đối với trục đi qua trọng tâm cốt thép Ea và vuông góc với mạet phẳng uốn. Z: Cánh tay đòn nội lực tại tiết diện có khe nứt. ψ b : Hệ số kể đến biến dạng không đều của mép bê tông vùng nén. ψ a : Hệ số kể đến biến dạng không đều của cốt thép chịu keo. γ ′ : Hệ số đặc trưng cho trạng thái đàn hồi dẻo của bê tông vùng nén. ξ = x / h0 , chiều cao tương đối của vung nén. Trong phạm vi một đoạn dầm có tiết diện không đổi cho phép coi là có độ cứng không đổi. Độ võng phụ thuộc vào độ cứng B được xác định theo giá trị mô men cực đại, cũng chính là độ cứng nhỏ nhất Bmin. Sau đó dùng các công thức đối với vật liệu đàn hồi để tính võng, có kể đến ảnh hưởng của biến dạng dẻo trong bê tông bằng cách đưa vào một số hệ số có giá trị số. -26 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng I.3.3.Theo tiêu chuẩn xây dựng hoa kỳ ACI I.3.3.1 Độ cứng chống uốn và mômen quán tính. Có thể tính độ võng của dầm bằng cách kết hợp các độ cong dọc theo chiều dài của dầm. Đối với các dầm đàn hồi, độ cong φ , đuợc tính là φ = M/EI, trong đó EI là độ cứng uốn của mặt cắt ngang. Nếu EI là hằng số thì đây là phương pháp sử dụng tương đối thông thường. Tuy nhiên, đối với bê tông cốt thép, ta phải xem xét đến 3 giá trị EI khác nhau. Có thể minh họa cho điều này bằng cách sử dụng biểu đồ độ cong – mômen đối với một chiều dài của dầm có một vài vết nứt được chỉ ra trong hình 1-3d. Độ dốc của đường tỏa tâm nào đó đi qua gốc toạ độ trong biểu đồ này là M/ φ = EI. Trước khi bị nứt, toàn bộ mặt cắt ngang được chỉ ra trong hình 1-3d chịu ứng suất do tải trọng. Mômen quán tính của mặt cắt này gọi là mômen quán tính của mặt cắt không nứt và EI tương ứng mà có thể được thể hiện bằng đường toả tâm O-A trong hình 1-3d. Mặt cắt ngang tại vết nứt được thể hiện trong hình 1-3c. Mặt cắt này có mômen quán tính nhỏ hơn nhiều so với mômen quán tính của mặt cắt không nứt. EI được tính sử dụng mômen quán tính ở mặt cắt nứt nhỏ hơn EI được tính sử dụng mômen quán tính của mặt cắt không nứt, và gần bằng độ cong tại các tải trọng gần như chảy dẻo, như thể hiện bằng đường toả tia O-B trong hình 1-3d. Tại tải trọng khai thác, các điểm C1 và C2 như thể hiện trong hình 1-3d, các giá trị EI ở khoản giữa hai bên này. Trên thực tế EI tại các mức độ tải trọng khai thác thay đổi đáng kể, như sự chênh lệch độ dốc của các đường cong O-C1 và O-C2 đã thể hiện, phụ thuộc vào độ lớn tương đối của mômen nứt, Mcr. Mômen tải trọng khai thác Ma và mômen chạy dẻo, My. Sự thay đổi EI với mômen như thể hiện trong hình 1-3e, thu được từ hình 1-3d. -27 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng m m (a) DÇm vâng (b) MÆt c¾t tr­íc khi nøt (b) MÆt c¾t sau khi nøt B n øt Sù ch¶y dÎo cña cèt thÐp EI k h« n g bÞ M«men, M M«men nøt Mcr 0 C1 C2 d §é A èc = =E M/ I M §é cong (d) BiÓu ®å m«men - ®é cong EI kh«ng bÞ nøt C1 C2 EI EI nøt B M«men nøt Mcr M«men (e) Sù thay ®æi EI víi m«men H×nh 1-3. BiÓu ®å m«men - ®é cong vµ sù biÕn thiªn EI Sự chuyển dịch từ mômen quán tính của mặt cắt không nứt sang mômen quán tính của mặt cắt không nứt phản ánh hai hiện tượng khác nhau. Khi tải trọng chỉ cao hơn tải -28 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng trọng gây nứt một chút, một phần đáng kể lực kéo giữa các vết nứt là ở trong bê tông và do vậy cấu kiện có tác động giống với một mặt cắt không nứt hơn là mặt cắt đã bị nứt. Khi tải trọng tăng lên, xuất hiện vết nứt bên trong, cốt thép tăng với sự thay đổi lực kéo trong bê tông không đáng kể. Tại các tải trọng rất lớn, lực kéo trong bê tông không đáng kể được so sánh với lực đó trong cốt thép, và do đó cấu kiện gần giống như một mặt cắt bị nứt hoàn toàn. Tác động của lực kéo trong bê tông đến EI được gọi là sự gia cố chống kéo. EI kh«ng nøt EI EI nøt Trô ®ì bªn tr¸i gi÷a nhÞp Trô ®ì bªn ph¶i H×nh 1-4. Sù biÕn thiªn EI däc theo chiÒu dµi dÇm Hình 1-4 thể hiện sự phân bố của EI dọc dầm trong hình 1-3b. EI thay đổi từ giá trị không nứt tại các điểm mà ở đó có mômen nhỏ hơn mômen nứt, đến giá trị nứt cục bộ tại điểm có mômen lớn. Do sử dụng sự phân bố các giá trị EI như vậy sẽ làm cho các phép tính độ võng dài lê thê nên người ta thường sử dụng giá trị EI trung bình toàn bộ hoặc giá trị EI hiệu dụng. Mômen quán tính hiệu dụng phải được tính đến đối với sự gia cố chống kéo và sự thay đổi EI dọc cấu kiện. I.3.3.2 Mômen quán tính hiệu dụng Độ dốc của đường OA trong hình 1-3d xấp xỉ với độ dốc của đường EIgt trong khi đó độ dốc của đường OB xấp xỉ với độ dốc của đường EIcr. Ở các điểm giữa vết nứt (điểm A) và sự chảy dẻo của cốt thép(điểm B), các giá trị giữa của EI tồn tại. Dựa trên các dữ liệu thực nghiệm, Branson đã thu được phương trình sau để từ trị số của Igt tính ra trị số của Icr. a   M a   M cr  cr Ie=   I gt + 1 −    I cr M M   a    a  -29 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Trong đó Mcr = mômen nứt f r Ig/yt Ig = mômen quán tính của mặt cắt bê tông f r = giới hạn bền uốn = 7,5 fc' yt = khoảng cách từ trọng tâm tới thớ biên chịu kéo Tiêu chuẩn ACI định rõ Ma là mômen cực đại trong cấu kiện ở giai đoạn mà tại đó độ võng đang được tính toán. Một định nghĩa chính xác hơn là: Ma = mômen cực đại trong cấu kiện tại giai đoạn chịu tải mà mômen quán tính đang được tính toán hoặc tại giai đoạn chịu tải trước nào đó. Trong một số kết cấu (chẳng hạn như các bản hai hướng), tải trọng thi công có thể vượt quá tải trọng khai thác. Nếu tải trọng thi công gây nứt thì mômen quán tính hiệu dụng sẽ giảm xuống. Trong vùng có mômen không đổi, Branson tìm thấy số mũ a là 4. Số mũ này được tính đối với tác động gia cố chống kéo. Đối với dầm gối tựa tự do, Branson gợi ý rằng có thể tính cả gia cố chống kéo và sự thay đổi EI dọc theo chiều dài cấu kiện bằng cách sử dụng a =3. Để đơn giản, phương trình của tiêu chuẩn ACI được viết theo mômen quán tính của toàn bộ mặt cắt bê tông, Ig không tính đến sự tăng chút ít của mômen quán tính do cốt thép: 3   M 3   M cr  cr Ie=   I g + 1 −    I cr   M a    Ma  Có thể sắp xếp lại phương trình trên: M  I e = I cr + ( I g − I cr )  cr   Ma  3 Đối với một dầm liên tục, các giá trị Ie có thể hoàn toàn khác nhau với Ie ở các vùng có mômen dương và âm. Trong trường hợp đó, có thể giả định là giá trị mômen dương đặt -30 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng giữa các điểm uốn ngược và giá trị mômen âm ở các vùng đầu mút. Trong ACI đề xuất sử dụng giá trị trung bình Ie. Các dầm có hai đầu liên tục: Ie trung bình = 0,70Iem + 0,15(Ie1 + Ie2) Các dầm có một đầu liên tục : Ietrung bình 0,85Iem + 0,15(Ie đầu liên tục) Trong đó, Iem, Ie1 và Ie2 là các giá trị của Ie tại giữa nhịp và hai đầu của dầm. Nên sử dụng các hệ số mômen hoặc đường bao mômen trong việc tính Ma và Ie ở các mặt cắt có mômen âm và mômen dương. I.3.4.Kết luận: Với lý thuyết tính toán độ võng, độ cứng theo TCVN 356-2005 áp dụng cho các công trình bêtông cốt thép, việc sử dụng dễ dàng vì có nhiều hệ số trong công thức tính toán đã được nghiên cứu thông qua phương pháp toán hay thực nghiệm. Với sàn BubbleDeck ta cũng sử dụng hệ thống lý thuyết này để tính toán độ cứng của sàn quy đổi từ đó tính ra độ võng và so sánh với thực nghiệm. -31 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ch­¬ng II: Ph¹m Trung Dòng Nghiªn cøu thùc nghiÖm ®é cøng chèng uèn sµn bubbledeck II.1. Môc tiªu nghiªn cøu thùc nghiÖm. - KiÓm tra, ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng chÞu lùc vµ ®é bÒn thùc tÕ cña kÕt cÊu sµn Bubbledeck khi chÞu t¶i träng ®øng theo thiÕt kÕ (bao gåm tÜnh t¶i vµ ho¹t t¶i sö dông) b»ng ph­¬ng ph¸p chÊt t¶i tÜnh t¹i hiÖn tr­êng. - KiÓm tra sù lµm viÖc thùc tÕ cña cÊu kiÖn (th«ng qua c¸c ®¹i l­îng chuyÓn vÞ, øng suÊt- biÕn d¹ng). - Tõ kÕt qu¶ ®o biÕn d¹ng mµ cô thÓ lµ ®é vâng cña thùc nghiÖm tÝnh to¸n ra ®é cøng chèng uèn cña sµn d­íi t¸c dông cña t¹i träng theo ph­¬ng th¼ng ®øng. II.2. §Þa ®iÓm, thêi gian, thµnh phÇn tham gia thùc nghiÖm, ng­êi tiÕn hµnh thùc nghiÖm: II.2.1: §Þa ®iÓm thùc nghiÖm: - Thùc nghiÖm sµn Bubble Deck ®­îc tiÕn hµnh t¹i nhµ m¸y bªt«ng ThÞnh LiÖt – c¬ së 2, ®Þa chØ Thanh Tr× - Hµ Néi. - Do t¹i nhµ m¸y cã ®éi ngò c«ng nh©n chuyªn nghiÖp, mÆt b»ng thùc nghiÖm réng r·i, t¹i nhµ m¸y cã c¸c tÊm bªt«ng s½n cã ®Ó lµm t¶i trong thùc nghiÖm. II.2.2: Thêi gian thùc nghiÖm: - Thùc nghiÖm ®­îc tiÕn hµnh vµo ngµy 20-08-2008. II.2.3: Thµnh phÇn tham gia thùc nghiÖm: - Chñ ®Çu t­ C«ng ty cæ phÇn kÕt cÊu kh«ng gian Tadits vµ C«ng ty liªn doanh BubbleDeck ViÖt Nam. - §¬n vÞ thi c«ng thùc hiÖn chuÈn bÞ mÆt b»ng thùc nghiÖm, ®èi t­îng thùc nghiÖm, t¶i träng thùc nghiÖm, m¸y mãc nh©n lùc: C«ng ty cæ phÇn bªt«ng ThÞnh LiÖt, c¬ së 2. - §¬n vÞ t­ vÊn lµm thùc nghiÖm: Phßng thÝ nghiÖm c«ng tr×nh C«ng ty t­ vÊn tr­êng §¹i Häc X©y Dùng, II.3: S¬ ®å thùc nghiÖm, s¬ ®å chÊt t¶i, biÖn ph¸p gia t¶i. - 32 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng II.3.1: §èi t­îng thùc nghiÖm §èi t­îng thùc nghiÖm bao gåm kÕt cÊu sµn cã diÖn tÝch 9x12m, nhÞp lµm viÖc theo 2 ph­¬ng L1= 7,2m, L2= 8,4m (chiÒu dµy sµn tæng céng h= 340mm) tùa trªn 04 cét kÝch th­íc700x700mm. S¬ ®å thÝ nghiÖm II.3.2: T¶i träng thùc nghiÖm * Gi¸ trÞ cña t¶i träng thùc nghiÖm - Ngoµi träng l­îng b¶n th©n kÕt cÊu sµn BTCT (®· cã), t¶i träng tÝnh to¸n vµ tiªu chuÈn cña tÜnh t¶i phô thªm vµ ho¹t t¶i ®­îc tÝnh nh­ sau: * Ph­¬ng tiÖn chÊt t¶i vµ ph©n cÊp t¶i träng thùc nghiÖm a) Ph­¬ng tiÖn vµ biÖn ph¸p chÊt t¶i: Sö dông vËt nÆng s½n cã t¹i ®Þa ®iÓm thö t¶i (b·i ®óc cÊu kiÖn C«ng ty bª t«ng ThÞnh LiÖt) lµ c¸c tÊm ®an cã träng l­îng mét tÊm lµ 335kG lµm ph­¬ng tiÖn chÊt t¶i. C¨n cø vµo ®Æc ®iÓm thÝ nghiÖm vµ yªu cÇu t¶i träng, ®¬n vÞ TN quyÕt ®Þnh sö dông 184 tÊm ®an chÊt trªn bÒ mÆt cÊu kiÖn→ Tæng t¶i träng thùc tÕ chÊt trªn mçi cÊu kiÖn lµ 61640kG (t­¬ng øng víi 570,8kG/m2) n»m trong ph¹m vi yªu cÇu. §Ó tr¸nh sù tiÕp xóc kh«ng ®Òu, c¸c tÊm ®an ®­îc kª trªn c¸c xµ gç (kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c xµ gå lµ 0,5m). Sö dông cÈu lµm ph­¬ng tiÖn chÊt vµ h¹ t¶i. §©y lµ ph­¬ng ph¸p chÊt vµ h¹ t¶i kh¸ tèi ­u v× cã thÓ tr¸nh ®­îc tèi ®a nh÷ng rung ®éng ¶nh h­ëng lªn kÕt cÊu. - 33 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng S¬ ®å chÊt t¶i thÝ nghiÖm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 mÆt b»ng chÊt t¶i thÝ nghiÖm - 34 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng b) Ph©n cÊp t¶i träng thùc nghiÖm: Theo TCXDVN 363: 2006, gi¸ trÞ mçi cÊp chÊt t¶i kh«ng nªn v­ît qu¸ 25% t¶i träng thÝ nghiÖm, t¶i träng dì mçi cÊp kh«ng qu¸ hai lÇn t¶i träng mçi cÊp chÊt t¶i→ Chän 4 cÊp t¨ng t¶i vµ 2 cÊp h¹ t¶i→ Ta cã b¶ng ph©n cÊp t¶i nh­ sau: T¶i träng Sè tÊm thÐp CÊp t¶i TN trªn cÊu TN ph©n bè kiÖn (kG/m2) (tÊm) 0 142,7 285,4 428,1 570,8 285,4 0 0 46 92 138 184 92 0 0 1 2 3 4 2’ 0 Thêi gian gi÷ t¶i trong mçi cÊp Ghi chó (phót) ≥ 10 phót, æn ≥ 10 phót, æn ≥ 10 phót, æn ≥ 10 phót, æn 24 giê, æn ®Þnh ≥ 10 phót, æn 24 giê, æn ®Þnh T¨ng t¶i H¹ t¶i II.4. Dông cô vµ thiÕt bÞ ®o sö dông trong thùc nghiÖm thö t¶i II.4.1 Dông cô vµ thiÕt bÞ ®o chuyÓn vÞ. - §o chuyÓn vÞ ®øng trªn toµn tÊm t¹i 13 ®iÓm V1- V13. T¹i bèn gèi tùa kh«ng bè trÝ c¸c thiÕt bÞ ®o v× c¸c cét ®­îc kª trªn nÒn cøng ®óc cÊu kiÖn cña c«ng ty ThÞnh LiÖt nªn chuyÓn vÞ t¹i c¸c vÞ trÝ nµy lµ kh«ng ®¸ng kÓ. - TÊt c¶ c¸c vÞ trÝ ®o chuyÓn vÞ sö dông ®ång hå so 0,01 Mitutoyo- NhËt b¶n. S¬ ®å bè trÝ dông cô ®o chuyÓn vÞ V10 V11 V7 V1 V4 V8 V2 V5 V9 V3 V6 - 35 - V12 V13 LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng II.5. Quy tr×nh thÝ nghiÖm thö t¶i II.5.1. C¸c tiªu chÝ ®¸nh gi¸ ®é bÒn cÊu kiÖn. II.5.1.1. CÊu kiÖn ®­îc coi lµ kh«ng ®¹t yªu cÇu vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc khi bÞ ph¸ ho¹i hoÆc cã mét trong c¸c dÊu hiÖu chøng tá kÕt cÊu s¾p bÞ ph¸ ho¹i sau: - Bª t«ng vïng nÐn bÞ nøt vì. - MÊt æn ®Þnh kÕt cÊu hoÆc phÇn tö kÕt cÊu; - Ph¸ ho¹i côc bé cã xu h­íng ph¸t triÓn khi t¶i träng kh«ng thay ®æi; - BiÕn d¹ng hoÆc ®é vâng do cÊp t¶i cuèi cïng g©y ra b»ng hoÆc lín h¬n tæng biÕn d¹ng, ®é vâng cña n¨m cÊp t¶i cã cïng ®é lín tr­íc ®ã g©y ra; - §é vâng b»ng hoÆc lín h¬n 1/50 nhÞp; - BÒ réng vÕt nøt b»ng hoÆc lín h¬n 1,5mm vµ vÕt nøt cã chiÒu dµi 200mm trë lªn; - Ph¸ ho¹i do c¸c vÕt nøt nghiªng ë gÇn n¬i cã lùc tËp trung; - Liªn kÕt cèt thÐp víi bª t«ng bÞ ph¸ vì. II.5.1.2. CÊu kiÖn ®­îc coi lµ ®¹t yªu cÇu vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc khi kh«ng x¶y ra bÊt kú dÊu hiÖu nµo nh­ ®· nªu trong môc 4.1.1 vµ tho¶ m·n mét trong hai ®iÒu kiÖn sau: ∆ max ≤ ∆r ≤ L2n = [∆ max ] 20000h (2-1) ∆ max = [∆ r ] k (2-2) Trong ®ã: - ∆max: ®é vâng lín nhÊt lµ chuyÓn vÞ t­¬ng ®èi cña ®iÓm gi÷a d¶i sµn so víi chuyÓn vÞ cña hai gèi tùa hai ®Çu theo ph­¬ng ®øng, t¹i cÊp t¶i cuèi (cÊp 4). ∆max = ∆®g – 0,5(∆gt1+∆gt2) L­u ý: §iÓm gèi tùa trªn kÕt cÊu sµn TN lµ c¸c ®iÓm ®o n»m trªn trôc cét theo 2 ph­¬ng. - ∆r: ®é vâng d­ sau khi h¹ t¶i. - k=4 øng víi tr­êng hîp BTCT th­êng. §èi t­îng thÝ nghiÖm lµ d¹ng sµn kh«ng dÇm, viÖc kiÓm tra ®é vâng cÇn ®­îc tiÕn hµnh trªn tÊt c¶ c¸c d¹ng d¶i sµn, bao gåm: a. C¸c d¶i sµn theo ph­¬ng ng¾n (Ln= L1= 7,2m), gåm 5 d¶i bÒ réng 2,4m (3 d¶i gi÷a nhÞp vµ 2 d¶i trªn cét), kÝ hiÖu tõ 1÷5: L2n [∆ max ] = = 7,6mm 20000h - 36 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng b. C¸c d¶i sµn theo ph­¬ng dµi (Ln= L2= 8,4m), gåm 3 d¶i ®¹i diÖn (1 d¶i gi÷a vµ 2 d¶i trªn cét), kÝ hiÖu tõ 6÷8: L2n [∆ max ] = = 10,4mm 20000h c. D¶i chÐo (9): gåm 1 d¶i ®¹i diÖn (thùc tÕ trªn sµn cã 2 d¶i nh­ng chung 1 ®iÓm ®o) Ln = L12 + L22 ≈ 11,0m L2n [∆ max ] = = 17,8mm 20000h 6 1 2 3 4 5 7 9 8 II.5.2. Quy tr×nh thö t¶i. C¨n cø môc 4.1 vµ môc tiªu cña c«ng t¸c thö t¶i, ®¬n vÞ thÝ nghiÖm x©y dùng quy tr×nh thö t¶i nh­ sau: C¸c cÊu kiÖn ®­îc chÊt t¨ng t¶i theo tõng cÊp nh­ trong b¶ng ph©n cÊp t¶i. Cã thÓ x¶y ra mét trong c¸c tr­êng hîp sau: + Tr­êng hîp 1: CÊu kiÖn bÞ ph¸ ho¹i vµ hoÆc x¶y ra mét trong c¸c dÊu hiÖu nªu t¹i môc 4.1.1 th× kÕt thóc TN vµ cÊu kiÖn ®­îc coi lµ kh«ng ®¹t yªu cÇu vÒ ®é bÒn ®èi víi t¶I träng thiÕt kÕ ®Ò ra. + Tr­êng hîp 2: T¹i cÊp 4, cÊu kiÖn kh«ng ph¸ ho¹i, kh«ng xuÊt hiÖn bÊt kú dÊu hiÖu nµo nªu t¹i môc 4.1.1 vµ ®¹t yªu cÇu ®iÒu kiÖn (1) cña môc 4.1.2 th× kÕt thóc qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm vµ kÕt cÊu ®­îc coi lµ ®¹t yªu cÇu vÒ ®é bÒn. + Tr­êng hîp 3: T­¬ng tù tr­êng hîp 2, nh­ng cÊu kiÖn kh«ng ®¹t yªu cÇu ®iÒu kiÖn (1) môc 4.1.2 th× tiÕp tôc thùc hiÖn qu¸ tr×nh h¹ t¶i vµ kiÓm tra tiÕp ®iÒu kiÖn (2) cña môc nµy. II.5.3. S¬ l­îc tr×nh tù tiÕn hµnh thÝ nghiÖm - B­íc 1: KiÓm tra sù æn ®Þnh vµ ho¹t ®éng cña hÖ thèng thiÕt bÞ ®o, ghi sè liÖu ban ®Çu vµ hiÖn tr¹ng c¸c khuyÕt tËt ®· tån t¹i (®Ó cã c¬ së so s¸nh sau nµy). - 37 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt - Ph¹m Trung Dòng B­íc 2: Gia t¶i theo tõng cÊp (theo b¶ng ph©n cÊp t¶i), cø 5 phót lÊy sè liÖu 1 lÇn, chØ cho phÐp chuyÓn cÊp t¶i khi c¸c chØ sè chuyÓn vÞ ®· æn ®Þnh (sè gia chuyÓn vÞ trªn c¶ 5 ®ång hå sau 5 phót nhá h¬n 10% gi¸ trÞ chuyÓn vÞ trong cÊp ®ã tÝnh ®Õn thêi ®iÓm hiÖn t¹i). - B­íc 3: T¹i cÊp t¶i cuèi (cÊp 4), gi÷ t¶i trong 24 giê, theo dâi vµ ghi sè liÖu chuyÓn vÞ, biÕn d¹ng ®Þnh kú 2 giê mét lÇn ®Ò phßng c¸c tr­êng hîp ph¸ hñy cã thÓ x¶y ra. Sau 24 giê ghi sè liÖu lÇn cuèi vµ kÕt thóc qu¸ tr×nh t¨ng t¶i. - B­íc 4: (ChØ thùc hiÖn ®èi víi tr­êng hîp 3) H¹ t¶i tõ tõ theo tõng cÊp (theo b¶ng ph©n cÊp h¹ t¶i) t­¬ng tù nh­ qu¸ tr×nh t¨ng t¶i. - B­íc 5: T¹i cÊp t¶i cuèi cïng (cÊp 0’), thùc hiÖn t­¬ng tù nh­ cÊp t¶i cuèi khi t¨ng t¶i, ghi sè liÖu lÇn cuèi vµ kÕt thóc thÝ nghiÖm. II.6: KÕt qu¶ thùc nghiÖm ®¹t ®­îc. II.6.1. KÕt qu¶ ®o chuyÓn vÞ vµ ®é vâng t¹i c¸c d¶i sµn: - ChuyÓn vÞ thùc tÕ t¹i 13 ®iÓm ®o trªn sµn t­¬ng øng víi tõng cÊp t¶i ®­îc thÓ hiÖn b»ng b¶ng d÷ liÖu. - §é vâng lín nhÊt thùc tÕ ∆max cña c¸c d¶i sµn ®­îc x¸c ®Þnh tõ chuyÓn vÞ t¹i ®iÓm gi÷a d¶i vµ chuyÓn vÞ gèi tùa hai ®Çu t¹i cÊp t¶i cuèi. D¶i ChuyÓn vÞ gi÷a ChuyÓn vÞ gèi ChuyÓn vÞ gèi tùa 1 tùa 2 ∆max [∆max] §¸nh (mm) (mm) gi¸ 7,6 §¹t y/c 10,4 §¹t y/c 17,8 §¹t y/c §ång ∆®g §ång ∆gt1 §ång ∆gt2 hå (mm) hå (mm) hå (mm) 1 V11 7,06 T¹i cét 0 T¹i cét 0 7,06 2 V8 11,21 V7 6,44 V9 6,53 4,72 3 V2 15,16 V1 10,08 V3 9,98 5,13 4 V5 11,55 V4 6,73 V6 6,60 4,88 5 V12 7,12 T¹i cét 0 T¹i cét 0 7,12 6 V1 10,08 T¹i cét 0 T¹i cét 0 10,08 7 V2 15,16 V11 7,06 V12 7,12 8,07 8 V3 9,98 T¹i cét 0 T¹i cét 0 9,98 9 V2 15,16 T¹i cét 0 T¹i cét 0 15,16 sµn - 38 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt - Ph¹m Trung Dòng §ång thêi, kÕt qu¶ ®é vâng lín nhÊt cho thÊy: TÊt c¶ c¸c d¶i sµn ®Òu ®¹t yªu cÇu ®iÒu kiÖn (1) môc 4.1.2. II.6.2. KÕt qu¶ ®o chuyÓn vÞ vµ ®é vâng max t¹i c¸c ®iÓm ®o víi c¸c cÊp t¶i träng: chuyÓn vÞ CÊp t¶i q (kG/m2) 1 ChuyÓn vi t¹i c¸c ®iÓm ®o (mm) V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 142,7 1,32 2,05 0,82 0,81 0,78 0,54 0,38 2 285,4 3,72 5,16 2,42 2,12 3,15 1,55 1,12 3 428,1 7,12 10,02 5,54 4,21 7,12 3,46 2,48 4 570,8 10,08 15,16 9,98 6,73 11,55 6,60 6,44 chuyÓn vÞ CÊp t¶i q (kG/m2) 1 ChuyÓn vi t¹i c¸c ®iÓm ®o (mm) V8 V9 V10 V11 V12 V13 142,7 1,32 0,72 0,36 0,34 0,46 0,42 2 285,4 3,65 1,76 3,72 1,38 1,39 1,15 3 428,1 7,13 3,74 1,52 4,08 3,74 1,85 4 570,8 11,21 6,53 2,31 7,06 7,12 2,68 - 39 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng ®é vâng t¹i c¸c vÞ trÝ thÝ nghiÖm víi cÊp t¶i Q= 570,8kg/m2 a b v7 v1 v4 (6,44) (10,08) (6,73) v10 v11 v8 v2 v5 v12 v13 (2,31) (7,06) (11,21) (15,16) (11,55) (7,12) (2,68) (6,53) (9,98) (6,60) v9 v3 v6 mÆt c¾t a-a 6,44 10,08 6,73 mÆt c¾t b-b 2,31 7,06 11,21 15,16 - 40 - 11,55 7,12 2,68 LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng kÕt qu¶ ®o ®é vâng thùc tÕ t¹i V1 CÊp t¶i q Sè ®äc 2 §é vâng thùc tÕ ∆ TT i kG/m chuyÓn vÞ 0 0 34,02 0,00 1 142,7 32,70 1,32 2 285,4 30,3 3,72 3 428,1 26,9 7,12 4 570,8 23,94 10,08 (mm) BiÓu ®å quan hÖ T¶i träng- ®é vâng (T¨ng t¶i) T¶i träng (kG/m2) 0 142,7 285,4 428,1 570,8 §é vâng (mm) 0,00 4,00 8,00 12,00 16,00 kÕt qu¶ ®o ®é vâng thùc tÕ t¹i V2 CÊp t¶i i 0 q kG/m Sè ®äc chuyÓn vÞ §é vâng thùc tÕ ∪TT (mm) 0 45,84 0,00 1 142,7 43,79 2,05 2 285,4 40,68 5,16 3 428,1 35,82 10,02 4 570,8 30,68 15,16 2 BiÓu ®å quan hÖ T¶i träng- ®é vâng (T¨ng t¶i) T¶i träng (kG/m2) 0 142,7 285,4 §é vâng (mm) 0,00 4,00 8,00 12,00 16,00 - 41 - 428,1 570,8 LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng kÕt qu¶ ®o ®é vâng thùc tÕ t¹i V3 CÊp t¶i q Sè ®äc §é vâng thùc tÕ chuyÓn vÞ ∆ (mm) 0 36,72 0,00 1 142,7 35,90 0,82 2 285,4 34,3 2,42 3 428,1 31,18 5,54 4 570,8 26,74 9,98 i kG/m 0 2 TT BiÓu ®å quan hÖ T¶i träng- ®é vâng (T¨ng t¶i) T¶i träng (kG/m2) 0 142,7 285,4 428,1 570,8 §é vâng (m m) 0,00 4,00 8,00 12,00 16,00 kÕt qu¶ ®o ®é vâng thùc tÕ t¹i V4 CÊp t¶i i q Sè ®äc chuyÓn vÞ §é vâng thùc tÕ kG/m 0 0 31,69 0,00 1 142,7 30,88 0,81 2 285,4 29,57 2,12 3 428,1 27,48 4,21 4 570,8 24,96 6,73 2 ∆ TT (mm) BiÓu ®å quan hÖ T¶i träng- ®é vâng (T¨ng t¶i) 2 T¶i träng (kG/m ) 0 142,7 285,4 428,1 0,00 §é vâng (mm) 4,00 8,00 12,00 16,00 - 42 - 570,8 LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng kÕt qu¶ ®o ®é vâng thùc tÕ t¹i V5 CÊp t¶i i q §é vâng thùc tÕ kG/m Sè ®äc chuyÓn vÞ 0 0 43,89 0,00 1 142,7 43,11 0,78 2 285,4 40,74 3,15 3 428,1 36,77 7,12 4 570,8 32,34 11,55 2 TT ∆ (mm) BiÓu ®å quan hÖ T¶i träng- ®é vâng (T¨ng t¶i) T¶i träng (kG/m2) 0 142,7 285,4 §é vâng (mm) 0,00 4,00 8,00 12,00 16,00 - 43 - 428,1 570,8 LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng 5.Mét sè h×nh ¶nh trong giai ®o¹n thÝ nghiÖm: Thi c«ng sµn thÝ nghiÖm HÖ gi¸o chèng an toµn thÝ nghiÖm l¾p ®Æt Bè trÝ thiÕt bÞ thÝ nghiÖm - 44 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng bè trÝ xµ gå gç - 45 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng ph­¬ng tiÖn vµ biÖn ph¸p ChÊt t¶i lªn kÕt cÊu ®äc sè liÖu trªn c¸c dông cô vµ thiÕt bÞ ®o chuyÓn vÞ - 46 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Ch­¬ng III: ThiÕt lËp c«ng thøc tÝnh to¸n ®é cøng III.1: Lý thuyÕt tÝnh to¸n. III.1.1.Phương pháp giải tích Phương pháp giải tích giải bài toán độ võng ngắn hạn của bản BTCT lấy cở sở lý thuyết đàn hồi làm nền tảng, dựa trên phương trình cơ bản của lý thuyết tấm. Tấm là vật thể hình lăng trụ có chiều cao nhỏ hơn rất nhiều so với kích thước đáy. Mặt trung bình của tấm là mặt phẳng cách đều hai đáy ký hiệu là mặt phẳng toạ độ x,y. Phương trình cơ bản của lý thuyết tấm được xây dựng dựa trên một số các giả thuyết - Tấm mỏng làm từ vật liệu đàn hồi tuyến tính. - Quan hệ ứng suất, biến dạng tuân theo định luật Hook. - Chuyển vị theo phương vuông góc mặt phảng trung bình, gọi là độ võng ∆ , có trị số nhỏ và là hằng số trên bề dầy tấm. - Chuyển vị trong mặt phẳng trung bình là nhỏ so với độ võng ∆ . Phương trình để giải bài toán tấm mỏng theo cách giải hỗn hợp gọi là hệ phương trình Karmal gồm hai phương trình vi phân phi tuyến chứa hai ẩn số F và ∆ : Ec .L ( ∆ , ∆ ) 2 D∇ 4 ∆ = q − h.L ( F , ∆ ) ∇4F = (3-1) Trong đó : - L là ký hiệu của toán tử vi phân phi tuyến. L( f ,g) = − δ 2 f δ 2g δ 2 f δ 2g δ 2 f δ 2g − + 2 δ y2 δ x2 δ x2 δ y2 δ xδ y δ xδ y - Ec : Mô đun đàn hồi của bê tông. - F là hàm ứng lực: F(x,y). Với: Nx = h δ 2F δ 2F δ 2F ; N = h ; s = − h ; y δ y2 δ x2 δ yδ x - q : tải trọng tác dụng lên tấm. - h : chiều dầy tấm. - D: độ cứng chống uốn của tấm: - - 46 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt D= Ph¹m Trung Dòng Ec .h3 12 (1 −ν 2 ) Với ν là hệ số Poisson Phạm vi ứng dụng của phương trình khá rộng rãi: bài toán tính toán của tấm mỏng có độ võng nhỏ, có độ võng lớn và bài toán ổn định. Các hằng số khi tích phân phương trình được xác định theo điều kiện biên Trong các loại tấm mỏng ; tấm cứng là tấm có biến dạng, chuyển vị trong mặt phẳng trung bình rất nhỏ và có thể bỏ qua so với biến dạng uốn, độ võng. Hệ phương trình Karmal chỉ còn lại phương trình phi tuyến: ∇4∆ = q D (3-2) Trong đó: q là tải trọng phân bố trên tấm. Hay còn gọi là phương trình cân bằng Sophie – Germain: δ 4∆ δ 4∆ δ 4∆ q + 2 + = δ x4 δ x 2δ y 2 δ y 4 D (3-3) Lý thuyết tấm cứng là lý thuyết có ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật xây dựng khi tính toán các bản sàn. Lý thuyết tấm cứng được ứng dụng khi: 1 ∆ 1 ≤ ≤ 80 h 5 Trong đó: ∆ là độ võng của tấm. Phương pháp chung để giải phương trình này là chọn trước hàm độ võng có dạng chuỗi thoả mãn các điều kiện biên của bài toán. Quy luật biến thiên của tải trọng trên tấm thường đã được biết trước, nếu không cũng khai triển tải trọng theo chuỗi có dạng tương tự như rạng của hàm độ võng. Sau đó thay các giá trị vào phương trình Sophie – Germain để giải. III.1.2.Phương pháp gần đúng: Phương pháp hệ số độ võng Các công thức tính toán độ võng của hệ tấm hai phương chịu tải trọng phân bố đều sử dụng lý thuyết tấm uốn của tấm mỏng đàn hồi. Độ võng dưới tác dụng của tải trọng suất phát từ phương trình cân bằng Sophie – Germain: δ 4∆ δ 4∆ δ 4∆ q + 2 x + = δ x4 δ x 2δ y 2 δ y 4 D (3-4) - 47 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Với tấm chữ nhật chịu tải trọng phân bố đều, lời giải dẫn tới công thức tính toán độ võng lớn nhất có dạng: ∆= K s .q.L4 D Trong đó: (3-5) Ks: hệ số độ võng của tấm phụ thuộc vào tỉ số các cạch ô bản và các điều kiện biên. q : tải trọng phân bố đều. L : cạnh dài hơn trong hai cạnh của ô bản. D : độ cứng chống uốn của tấm. E c .h 3 D= 12.(1 − ν 2 ) h : là chiều dầy tấm. ν : là hệ số Poisson. Ec : mô đun đàn hồi của bê tông. Độ võng của bản có thể được tính toán bởi các công thức từ (3-1) đến (3-5) sử dụng hệ số độ võng. Cách tính gần đúng này được coi là đơn giản nhất, có thể hữu ích trong nhiều trường hợp để đánh giá độ võng. Khi những hệ số độ võng được xác định trong từng trường hợp kết cấu cụ thể thì độ võng này có thể được coi là gần đạt đến độ chính xác. Nếu lấy v = 0,2 với bê tông thì công thức (3-5) trở thành: ∆= 11.5.K s .q.L4 E c .h 3 (3-6) Nếu bỏ qua hệ số Poisson (v=0) thì công thức (3-5) trở thành: ∆= 12.K s .q.L4 Ec .h3 (3-7) Công thức (3-7) có thể được viết lại cho một đơn vị bề rộng của tấm: ∆= Trong đó : K s .q.L4 Ec .I e (3-8) Ie = Ig khi tấm không bị nứt. Ie < Ig khi tấm bị nứt cục bộ. ( trong đó Ig là mô men quán tính của tiết diện bê tông, bỏ qua côt thép Ie là mô men quán tính khi tính võng) - 48 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng III.1.3.Lý thuyÕt tÝnh theo ph­¬ng ph¸p PTHH. Trong mấy chục năm gần đây đã diễn ra sự thay đổi quan trọng về phương pháp nghiên cứu trong lĩnh vực tính toán kết cấu. Sự phát triển và áp dụng rộng rãi máy tính điện tử (MTĐT) đã làm thay đổi sâu sắc cách xem xét và sử dụng các phương pháp tính toán kết cấu. Thật vậy, với công cụ (MTĐT) ta có thể chọn thuật toán tính toán kết cấu tổng quát, áp dụng cho một lớp các bài toán có chung một số tính chất chủ yếu. Hầu hết các máy tính hiện nay là máy tính số, chỉ phân tích các đại lượng dưới dạng số, do đó phương pháp tính toán số đã được nghiên cứu phát triển và áp dụng phù hợp với sự phát triển nhanh chóng của MTĐT. MTĐT cho phép chọn lựa, hoàn thiện các mô hình tính toán phản ánh với mức độ tối đa các tính chất của vật liệu cũng như sự làm việc thực tế của kết cấu. Nhiều giả thiết gần đúng trước đây( do khả năng tính toán thực hiện hạn chế) đã được thay thế bằng các điều kiện chính xác, phù hợp với tình trạng kết cấu. Như vậy trong tính toán kết cấu theo phương pháp này, người ta phải dùng các phương pháp tính dẫn đến việc mô tả nghiệm của bài toán theo một tập hợp hợp số, thường được gọi là “ phương pháp rời rạc hoá” hay “ phương pháp số”. Các phương pháp rời rạc hoá có thể chia thành hai nhóm chính: - Các phương pháp rời rạc toán học, trong đó các nghiên cứu mô tả các hàm tương ứng được thay thế bằng các nghiệm gần đúng biểu diễn qua các hàm xấp xỉ chứa một số hữu hạn các đại lượng số. - Các phương pháp rời rạc hoá vật lý, trong đó hệ thức được thay thế bằng mô hình vật lý gần đúng mà lời giải của nó cũng được xác định bằng một số hữu hạn các đại lượng số. Ngày nay, người ta đã xây dựng được phương pháp tính toán bằng số mạnh để giải các bài toán về môi trường liên tục (trong đó bao gồm các bài toán kết cấu). Một số phương pháp chủ yếu là: phương pháp phần tử biên, phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp sai- biến phân, phương pháp phần tử hữu hạn(PTHH)…Trong số các phương pháp kể trên, phương pháp PTHH là phương pháp xây dựng trên cơ sở của sự rời rạc hoá vật lý được sử dụng rất phổ biến trong các bài toán kết cấu vì đây là một phương pháp tổng quát có tính hệ thống. Trong phương pháp PTHH thì miền của bài toán Ω được chia thành một số hữu hạn các miền còn gọi là các phần tử. Các miền con này được gọi là các liệu được giả thiết không thay đổi trong mỗi phần tử nhưng có thể thay đổi từ phần tử này sang - 49 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng phần tử khác. Kích thước hình học và số lượng các phần tử không những phụ thuộc và hình dạng hình học và tính chất chịu lực của kết cấu ( bài toán phằng hay bài toán không gian, hệ thanh hay hệ tấm vỏ…) mà còn phụ thuộc và yêu cầu về mức độ chính xác của bài toán đặt ra. Lưới PTHH càng mau, nghĩa là kích thước các phần tử càng nhỏ thì mức độ chính xác của kết quả tính toán cằng tăng. Các phần tử này được kết nối với nhau tại các điểm định trước trên biên của phần tử gọi là nút. Như vậy, với bài toán được xác định trên những miền phức tạp gồm nhiều vùng nhỏ có đặc trưng hình học, vật lý khác nhau, chịu những điều kiện biên khác nhau đã được rời rạc để xết thành các tiểu phần tử. Với việc chia nhỏ này thì từ bài toán phức tạp đã có thể rời rạc về bài toán gồm những phần tử mẫu đã được nghiên cứu tù trước dựa trên cơ sở của một số quy luật về phân bố chuyển vị và nội lực ( ví dụ lý thuyết đàn hồi). Vì vậy phương pháp này còn mang tính tổng quát. Phương pháp PTHH có ưu điểm nổi bật là thuật toán đơn giản, tính hệ thống cao rất phù hợp với máy tính điện tử. Với việc áp dụng phương pháp PTHH trong sàn ta sử dụng phần mềm SAFE để giải quyết bài toán tính độ võng. III.2.Thiết lập công thức tính độ cứng chống uốn của sàn BubbleDeck. III.2.1.Phương pháp: Xét mặt cắt sàn BubbleDeck, trong một bước bóng ta quy đổi thành một tiết diện chữ I: Hình 3.1- Mặt cắt sàn Bubbledeck - 50 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Hình 3.2- Quy đổi mặt cắt sàn Quy đổi tiết diện chữ I này thành một bản đặc tương đương có chiều dày htd. Hình 3.3- Tính bản đặc tương đương Sử dụng lý thuyết tính toán độ cứng của dầm theo TCVN 356-2005 trong trường hợp nứt và không nứt để tính quy đổi tương đương. III.2.2.Khi chưa nứt: Khi hệ kết cấu chưa xuất hiện vết nứt, độ cứng chống uốn của dầm là: B = ϕl Eb I red (4-1) Quy đổi các tiết diện I của sàn BubbleDeck thành một bản đặc BTCT có cũng chiều rộng b nhưng có chiều cao là htd1 Với bản đặc có chiều dầy tương đương thì: bhtd 13 B = Eb J = Eb . 12 Với tiết diện chữ I quy đổi từ sàn BubbleDeck B = ϕl Eb I red - 51 - (4-2) LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng ϕl : hệ số xét đến ảnh hưởng của từ biến của bêtông, với thí nghiệm thì hệ số này là ngắn hạn I red = I b + I b' + α I s + α I s' Với dạng mặt cắt tiết diện chữ I ta có: α= Es Eb I s = As (h0 − x0 ) 2 I s' = A' s ( x0 − a ' ) 2 3 b(h − x0 )3 (b f − b)h f Ib = + + (b f − b)h f (h − x0 − 0,5h f )2 3 12 ' ' 3 bx03 (b f − b) h f I = + + (b 'f − b) h'f ( x0 − 0,5h'f ) 2 3 12 ' b Đặt h0 = β1h x0 = β 2 h b f = β 3b , b' f = β '3b h f = β4h h'f = β5 h a' = β6h Với một tiết diện I cụ thể ta tính được các hệ số: β1 , β 2 , β3 , β3' , β 4 , β5 , β 6 => I s = As (h0 − x0 ) 2 = As ( β1h − β 2 h) 2 = As h2 ( β1 − β 2 )2 = µbh0 h2 ( β1 − β 2 )2 = bh3 µβ1 ( β1 − β 2 ) 2 => I s' = A' s ( x0 − a ' )2 = A' s ( β 2 h − β 6 h)2 = A' s h 2 ( β 2 − β 6 )2 = µ 'bh0 h 2 ( β 2 − β 6 )2 = bh3 µ ' β1 ( β 2 − β6 )2 3 b(h − x0 )3 (b f − b)h f + + (b f − b)h f (h − x0 − 0,5h f ) 2 3 12 3 b(h − β 2 h) ( β3b − b)( β 4 h)3 = + + ( β3b − b) β 4 h(h − β 2 h − 0,5β 4 h)2 3 12 3 bh  4(1 − β 2 )3 + ( β3 − 1)( β 4 )3 + 12( β3 − 1) β 4 (1 − β 2 − 0,5β 4 ) 2  = 12 => I b = - 52 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng b( β 2 h)3 ( β '3b − b)( β5 h)3 => I = + + ( β '3b − b) β5 h( β1h − 0,5β5 h) 2 3 12 3 bh  4 β 2 3 + ( β '3 − 1)( β5 )3 + 12( β '3 − 1) β5 ( β1 − 0,5β5 ) 2  = 12 ' b Vậy ta có: I red = I b + I b' + α I s + α I s' bh3 (  4(1 − β 2 )3 + ( β3 − 1)( β 4 )3 + 12( β3 − 1) β 4 (1 − β 2 − 0,5β 4 )2  + 12  4β 23 + ( β '3 − 1)( β5 )3 + 12( β '3 − 1) β 5 ( β1 − 0,5β5 ) 2  + 12αµβ1 ( β1 − β 2 )2 + 12αµ ' β1 ( β 2 − β 6 )2 ) = = bh3 (φ1 ) 12 bh3 => B = ϕl Eb (φ1 ) 12 (4-3) Cân bằng 2 phương trình 4-2 và 4-3, với tiết diện I giả sử b’f max và bản đặc quy đổi cũng có cùng chiều rộng ta có: b' f = β '3b bhtd 13 bh3 B = Eb . = ϕl Eb (φ1 ) 12 12 β3' => h 3 td 1 => htd 1 = Trong đó k1 = 3 3 ϕl h3 (φ1 ) = β3' ϕl (φ1 ) h hay β3' htd 1 = k1h ϕl (φ1 ) β3' φ1 = (  4(1 − β 2 )3 + ( β 3 − 1)( β 4 )3 + 12( β 3 − 1) β 4 (1 − β 2 − 0,5β 4 ) 2  +  4 β 23 + ( β 3 − 1)( β 5 )3 + 12( β 3 − 1) β 5 ( β1 − 0,5β 5 ) 2  + 12αµβ1 ( β1 − β 2 )2 + 12αµ ' β1 ( β 2 − β 6 )2 ) β '3 = b b' f ϕl : Hệ số xét đến từ biến ngắn hạn của bêtông với bêtông nặng lấy ϕl = 0,85 - 53 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Vây khi chưa nứt thì chiều dầy bản tương đương với htd 1 = k1h so với sàn BubbleDeck khi cùng chiều rộng b. III.2.3.Khi có xuất hiện vết nứt: Với bản đặc tương đương độ cứng chống uốn là: bhtd3 2 B = EJ = Eb . 12 (4-4) Theo TCVN 356-2005 khi xuất hiện vết nứt thì độ cứng chống uốn được tính theo công thức sau với từng trường hợp tải trọng ta có vi khác nhau: Bi = h0 Z i ψ si ψb + As Es Ab Ebν i  h'f  ϕf +ξ2   h h Z b = 1 − 0 0  2(ϕ f + ξ )      Trong đó: ϕf = (b 'f − b)h 'f + bh 0 α ' α ' α ' As ( β 3b − b) β5 h + µ bβ1h ( β 3 − 1) β 5 + µ β1 2ν 2ν 2ν = = bβ1h β1 Giả thiết chiều cao vùng nén: x = β 7 h => ξ = x β7 = h0 β1  h 'f  β   β5 ϕf +ξ2  ϕ f + ( 7 )2    h β1  h = 1 − β1  β h = (ω )h => Z b = 1 − 0 0 β7  1  2(ϕ f + ξ )   2( ϕ + ) f    β1    β1h(ω ) h β1h 2 (ω ) β1h 2 (ω ) => B = = = ψs ψb ψs ψb ψs ψb + + + As Es Ab Ebν µ bh0α Eb (ϕ f + ξ )bh0 Ebν µ bβ1hα Eb (ϕ f + ξ )bβ1hEbν bh3 12 β1 (ω ) ( ) = Eb ψb 12 ψ s + µβ1α (ϕ f + ξ ) β1ν B = Eb bh3 (φ2 ) 12 (4-5) - 54 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Cân bằng phương trình 4-4 và 4-5, với dầm I giả sử b’f max và dầm quy đổi cũng có cùng chiều rộng ta có: bhtd3 2 bh3 B = Eb . = Eb (φ2 ) 12 12 β 3' => htd3 2 = (φ2 ) h3 (φ2 ) 3 = ' h β 3' β3 =>htd 2 = 3 (φ2 ) h β 3' hay htd 2 = k2 h Trong đó: k2 = 3 (φ2 ) β 3' 12 β1 (ω ) ψs ψb + µβ1α (ϕ f + ξ ) β1ν φ2 = β '3 = b b' f Vây khi có xuất hiện vết nứt thì chiều dầy bản đặc tương đương với htd 2 = k 2 h so với sàn BubbleDeck khi cùng chiều rộng b. III.3.Tính toán độ võng theo lý thuyết với sàn BubbleDeck sử dụng trong thí nghiệm: III.3.1. Khi sàn chưa xuất hiện vết nứt: Xác định các hệ số Với Bêtông cấp độ bền B25, Môdun đàn hồi Eb = 30x103 Mpa Với cốt thép lưới thép hàn RB500 tương đương thép CIII, Môdun đàn hồi Es = 19x104 Mpa α= Es 19.104 = = 6,333 Eb 30.103 Với hệ số từ biến ngắn hạn của bêtông cho bêtông nặng: ϕl = 0,85 Mặt cắt ngang dầm, có các thông số sau: - 55 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Hình 3.4- Mặt cắt dầm I quy đổi h=340mm, h0=302mm, b=30mm, bf=150mm, b’f=300mm, hf=44mm, h’f=47mm. Ở đây lấy bf=150mm do lấy vùng bêtông trong phạm vi 2 thanh thép chịu kéo của sàn. h0 = 302mm => β1 = 302 = 0,888 340 Với dầm chữ I x0 được xác định như sau: x0 = S red Ared Trong đó: ' '2 bh 2 (b f − b)h f = + + (b f − b)h f (h − 0,5h f ) + α ( As' a ' + As h0 ) 2 2 Sred Ared = bh + (b f − b) h f + (b 'f − b) h 'f + α ( As' + As ) Xét tại mặt cắt sàn rộng 1m ta có: Theo cấu tạo sàn Bubble deck khi thí nghiệm thì lớp thép dưới cấu tạo D10 a 150, D20 a 600,D12 a 600. A¸= 1000 1000 1000 78,5 + 314 + 113,1 = 1235,16mm 2 150 600 600 Theo cấu tạo sàn Bubble deck khi thí nghiệm thì lớp thép trên cấu tạo D8 a 150 As' = 1000 50,3 = 335,333mm2 150 Trên một bước bóng b=300mm => A¸ = 1235,16.300 = 370,548mm 2 1000 => As' = 335,333.300 = 100, 6mm2 1000 - 56 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt => Sred = Ph¹m Trung Dòng 30.3402 (300 − 30).47 2 + + (150 − 30)44(340 − 0,5.44) + 6.333(100, 6.72 + 370,548.302) 2 2 => Sred = 4465823, 6mm3 tương tự có: => Ared = 31153,8mm 2 => x0 = Sred 4465823 = = 143,35mm Ared 31153,8 => β 2 = x0 143,35 = = 0, 422 h 340 b' f 300 150 ' ' ' b f = β 3b => β 3 = = = 5 , b f = β 3b => β 3 = = = 10 b 30 b 30 bf h f = β 4 h => β 4 = h = β5 h => β 5 = ' f a ' = β 6 h => β 6 = hf h h 'f h = 44 = 0,129 340 = 47 = 0,138 340 a' 72 = = 0, 212 h 340 => φ1 = (  4(1 − 0, 422)3 + (5 − 1)(0,129)3 + 12(5 − 1)0,129(1 − 0, 422 − 0,50,129) 2  + 3 3 2  4.0, 422 + (10 − 1)(0,138) + 12(10 − 1)0,138(0,888 − 0,50,138)  +12.6, 333.0, 036.0,888(0.888 − 0, 422) 2 + 12.6,333.0, 01.0,888(0, 422 − 0, 212) 2 ) = 4, 739 => k1 = 3 ϕl (φ1 ) 3 0,85.4, 739 = = 0, 738 β 3' 10 => htd 1 = k1h = 0, 738h = 0,738.340 = 250,9mm Tính độ võng max của sàn theo công thức gần đúng ∆= K s .q.L4 D Với D là độ cứng chống uốn của tấm: D= Ec .h3 3.1000000000.(0, 2509)3 = = 4114000kGm 2 2 2 12 (1 −ν ) 12 (1 − 0, 2 ) - 57 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Với Ks : hệ số độ võng của bản với các điều kiện biên lý tưởng được tra theo bảng của Timoshenko ( Bảng số 2-1 . Hệ số độ võng Ks với các điều kiện biên lý tưởng, trang 33 luận văn thạc sỹ năm 2004 mã số 2.15.14 của KS Lại Thị Dung) Với L/S = 8,4/7,2=1,1667 Tra bảng và nội suy ta có: Ks= 0,0199 Tính trong trường hợp sàn chưa nứt: Mức tải trọng 1: q1=142,7 kG/m2 => ∆1 = K s .q.L4 0, 0199.142, 7.(8, 4) 4 = = 0, 00345m = 3, 45mm D 4114000 Mức tải trọng 2: q2=285,4 kG/m2 => ∆ 2 = K s .q.L4 0, 0199.285, 4.(8, 4) 4 = = 0, 00687 m = 6,87 mm D 4114000 Theo thí nghiệm thì với mức tải trọng q=428,1 kG/m2, tại sàn bắt đầu xuất hiện vết nứt. => q=q3=428,1=428,1 kG/m2 K s .q.L4 0, 0199.428,1.(8, 4) 4 => ∆ = = = 0, 01031m = 10, 31mm D 4114000 So sánh với độ võng lớn nhất tại sàn thí nghiệm khi tải thí nghiệm q=428,1 kG/m2, ∆ max=10,02mm, như vậy tính độ võng theo lý thuyết lớn hơn thực tế thí nghiệm, điều này phản ánh đúng khi không kể đến các yếu tố do quy đổi bước bóng sàn Bubbledeck sang chữ I, vì tại tiết diện nhỏ nhất thì b= 30mm, do bóng Bubbledeck tròn nên càng ra xa thì b càng lớn và ảnh hưởng đến độ cứng tổng thể. III.3.2. Khi sàn bị nứt: Giả thiết khi sàn Bubble Deck bi nứt, vết nứt phát triển đến cốt thép lớp trên, chiều cao vùng nén ở tiết diện nứt x có giá trị là: => x = 72 mm => ξ = x β 7 72 = = = 0, 238 h0 β1 302 Đối với bêtông nặng - 58 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Ψ b = 0,9 Tính Zb trong khi sàn chịu tải trọng và xuất hiện vết nứt:  h'f  ϕf +ξ2   h h Z b = 1 − 0 0  2(ϕ f + ξ )      Trong đó: ϕf = (b 'f − b)h 'f + α ' As 2ν bh 0 Khi tác dụng ngắn hạn của tải trọng hệ số đàn hồi dẻo vùng nén: ν = 0, 45 Với h0 = 302/340 h = 0,888 h Theo cấu tạo sàn Bubble deck khi thí nghiệm thì lớp thép trên cấu tạo D8 a 150, tính diện tích trên 1 bước bóng b=300mm ⇒ As' = 1000 300 50,3 = 100, 6mm2 150 1000 ⇒ µ' = ϕf = 100, 6 = 0, 01 30.340 6,333 α ' 0, 01.0,888 µ β1 (5 − 1) β 5 + 2.0, 45 2ν = = 0, 692 β1 0,888 ( β 3 − 1) β 5 + β7 2   β5  0,138 2  β ϕf +(β )   0,888 0, 692 + (0, 238)  1  β = 1 − => ω = 1 − 1  0,888 = 0,81 β7  1  2(0, 692 + 0, 238)   2(ϕ f + )  β1    hay => Z b = 0,81h Tính: φ2 = 12 β1 (ω ) ψs ψb + µβ1α (ϕ f + ξ ) β1ν Xác định hệ số Ψs : hệ số xét đến biến dạng không đều của cốt thép chịu kéo do sự tham gia chịu lực của bêtông chịu kéo giữa các khe nứt. - 59 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Ψs = 1, 25 − ϕlϕ m − ϕ N “Lập công thức l thuyết để tính Ψs là một việc làm phức tạp.Mặc dù người ta đã đưa ra một số công thức thực nghiệm hoặc vẽ biểu đồ để xác định Ψs , tuy vậy cũng còn phải tính toán rất nhiều phép tính trung gian vì Ψs phụ thuộc một số lớn các yếu tố. Do đó trong tính toán thực hành có thể dùng công thức gần đúng sau: Ψs = S + θα a 1+ αa với αa = µ Rs Rbt (Theo giáo trình Kết cấu bêtông cốt thép - Bộ xây dựng– trang 145 – GS.TS Nguyễn Đình Cống chủ biên) Với Bêtông cấp độ bền B25, Rbt = 1,05 Mpa Với cốt thép lưới thép hàn RB500 tương đương thép CIII, Rs = 365 Mpa => α a = 0, 0041.365 = 1, 425 1, 05 Tra bảng ( trang 145 giáo trình Kết cấu bêtông cốt thép - Bộ xây dựng) S = 0, 6 ; θ = 0,85 => Ψs = => φ2 = => k2 = S + θα a 0, 6 + 0,85.1, 425 = =0,718 1 + αa 1 + 1, 425 12.0,888.0,81 0, 718 0, 9 + 0, 036.0,888.6,333 (0, 692 + 0, 238).0,888.0, 45 3 (φ2 ) 3 3, 497 = = 0, 705 β 3' 10 => htd 2 = k2 h = 0, 705.340 = 239, 7 mm Tính độ võng max của sàn theo công thức gần đúng K s .q.L4 ∆= D Với D là độ cứng chống uốn của tấm: Ec .h3 3.1000000000.(0, 2397)3 D= = = 3586000kGm2 2 2 12 (1 −ν ) 12 (1 − 0, 2 ) - 60 - = 3, 497 LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Với Ks : hệ số độ võng của bản với các điều kiện biên lý tưởng được tra theo bảng của Timoshenko ( Bảng số 2-1 . Hệ số độ võng Ks với các điều kiện biên lý tưởng, trang 33 luận văn thạc sỹ năm 2004 mã số 2.15.14 của KS Lại Thị Dung) Với L/S = 8,4/7,2=1,1667 nội suy ta có: Ks= 0,0199 Theo thí nghiệm thì với mức tải trọng q4=570,8 kG/m2, sàn bị nứt. => p=p4=570,8kG/m2 => ∆ = K s .q.L4 0, 0199.570,8.(8, 4) 4 = = 0, 0158m = 15,8mm D 3586000 So sánh với độ võng lớn nhất tại sàn thí nghiệm ∆ =15,16mm, như vậy tính độ võng theo lý thuyết lớn hơn thực tế thí nghiệm, điều này phản ánh đúng khi không kể đến các yếu tố do quy đổi dầm. III.4.TÝnh to¸n sµn thÝ nghiÖm b¾ng PTHH, so s¸nh víi c¸ch tÝnh ®Ò nghÞ. III.4.1 Khi sµn ch­a xuÊt hiÖn vÕt nøt. Sử dụng phương pháp PTHH ( safe ) để tính toán độ võng của sàn với các chiều dầy khác nhau để ra biểu đồ võng của sàn, tính sàn trong giai đoạn làm việc đàn hồ. Các đặt tính vật liệu: • BTCT cấp độ bền B25 • Môdun đàn hồi của bêtông: Eb = 30 x 10-3 Mpa Tính toán với các chiều dày khác nhau. Tính độ võng tại 5 điểm - 61 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng vÞ trÝ tÝnh to¸n 1 2 3 4 5 Tải trong tính toán : p = 428,1 kG/m2 Xây dựng biểu đồ với độ võng tại các vị trí tương ứng trên. - 62 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng 1.Tại điểm 1: kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®iÓm sè 1 ( point 615) CÊp ChiÒu dÇy §é vâng tÝnh to¸n mm ∆ (mm) 1 150 21,55 2 200 10,63 3 220 8,46 4 250 6,25 5 270 5,22 6 300 4,09 7 350 2,89 Ghi chó TT T¨ng h (↓) Trong kết quả thí nghiệm tại điểm 1 với tải trọng p= 428,1 kG/m2 thì độ võng đo được là ∆1 = 7,12 mm với chiều dầy sàn hb = 340mm Theo lý thuyết tính toán độ võng gần đúng của bản là K s .q.L4 11,5.K s .q.L4 ∆= hay ∆ = (ν = 0, 2) D E c .h 3 Dựa vào biểu đồ độ võng tính toán xác định chiều dầy sàn có cùng độ võng với kết quả thí nghiệm. - 63 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt h1 = 220 + Ph¹m Trung Dòng 250 − 220 (8, 46 − 7,12) =238,19mm 8, 46 − 6, 25 2.Tại điểm 2: kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®iÓm sè 2 ( point 163) CÊp ChiÒu dÇy §é vâng tÝnh to¸n mm ∆TT (mm) 1 150 15,27 2 200 7,55 3 220 6,01 4 250 4,44 5 270 3,71 6 300 2,92 7 350 2,06 Ghi chó T¨ng h (↓) Trong kết quả thí nghiệm tại điểm 2 với tải trọng p= 428,1 kG/m2 thì độ võng đo được là ∆2 = 4,08 mm với chiều dầy sàn hb = 340mm Theo lý thuyết tính toán độ võng gần đúng của bản là K s .q.L4 11.5.K s .q.L4 ∆= (ν = 0, 2) hay ∆ = D Ec .h 3 - 64 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Dựa vào biểu đồ độ võng tính toán xác định chiều dầy sàn có cùng độ võng với kết quả thí nghiệm. h2 = 250 + 270 − 250 (4, 44 − 4, 08) =259,86 mm 4, 44 − 3, 71 3.Tại điểm 3 kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®iÓm sè 3 (point 611) CÊp ChiÒu dÇy §é vâng tÝnh to¸n mm ∆TT (mm) 1 150 31,67 2 200 15,60 3 220 12,40 4 250 9,15 5 270 7,64 6 300 5,98 7 350 4,21 Ghi chó T¨ng h (↓) Trong kết quả thí nghiệm tại điểm 3 với tải trọng p= 428,1 kG/m2 thì độ võng đo được là ∆3 = 10,02 mm với chiều dầy sàn hb = 340mm Theo lý thuyết tính toán độ võng gần đúng của bản là - 65 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng K s .q.L4 11,5.K s .q.L4 ∆= (ν = 0, 2) hay ∆ = D Ec .h 3 Dựa vào biểu đồ độ võng tính toán xác định chiều dầy sàn có cùng độ võng với kết quả thí nghiệm. h3 = 220 + 250 − 220 (15, 40 − 10, 02) = 248,97 mm 12, 40 − 9,15 4.Tại điểm 4: kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®iÓm sè 2 ( point 163) CÊp ChiÒu dÇy §é vâng tÝnh to¸n mm ∆TT (mm) 1 150 15,27 2 200 7,55 3 220 6,01 4 250 4,44 5 270 3,71 6 300 2,92 7 350 2,06 Ghi chó T¨ng h (↓) Trong kết quả thí nghiệm tại điểm 2 với tải trọng p= 428,1 kG/m2 thì độ võng đo được là ∆4 = 3,74 mm với chiều dầy sàn hb = 340mm - 66 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Theo lý thuyết tính toán độ võng gần đúng của bản là K s .q.L4 11,5.K s .q.L4 ∆= (ν = 0, 2) hay ∆ = D Ec .h 3 Dựa vào biểu đồ độ võng tính toán xác định chiều dầy sàn có cùng độ võng với kết quả thí nghiệm. h3 = 250 + 270 − 250 (4, 44 − 3, 74) =269,18 mm 4, 44 − 3, 71 5.Tại điểm 5: kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®iÓm sè 1 ( point 615) CÊp ChiÒu dÇy §é vâng tÝnh to¸n mm ∆TT (mm) 1 150 21,55 2 200 10,63 3 220 8,46 4 250 6,25 5 270 5,22 6 300 4,09 7 350 2,89 - 67 - Ghi chó T¨ng h (↓) LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Trong kết quả thí nghiệm tại điểm 1 với tải trọng p= 428,1 kG/m2 thì độ võng đo được là ∆5 = 5,54 mm với chiều dầy sàn hb = 340mm Theo lý thuyết tính toán độ võng gần đúng của bản là ∆= K s .q.L4 11,5.K s .q.L4 (ν = 0, 2) hay ∆ = D Ec .h 3 Dựa vào biểu đồ độ võng tính toán xác định chiều dầy sàn có cùng độ võng với kết quả thí nghiệm. h1 = 250 + 270 − 250 (6, 25 − 5, 54) =283,79mm 6, 25 − 5, 22 III.5. Kết luận: So sánh kết quả tính lý thuyết với thực nghịêm kÕt qu¶ thÝ nghiÖm vµ lý thuyÕt CÊp t¶i i q kG/m2 §é vâng lý thuyÕt ∆TT (mm) §é vâng thÝ nghiÖm ∆TT (mm) 0 0 0,00 0,00 1 142,7 3,45 2,05 2 285,4 6,87 5,16 3 428,1 10,31 10,02 4 570,8 15,8 15,16 - 68 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng Khi tính toán độ võng theo lý thuyết từ việc quy đổi tiết diện có độ võng ∆ = 10,31mm với tải trọng làm sàn chưa nứt ∆ = 15,8mm với tải trọng gây nứt ở sàn.Các kết quả lớn hơn thực nghiệm, điều này phản ánh đúng thực tế khi trong việc quy đổi ta bỏ qua một số phần bêtông mà chỉ lấy theo dạng chữ I. Kết quả tính toán lý thuyết còn nhiêu sai số do một số hệ số tra bảng hoặc lấy gần đúng. Với độ võng lớn hơn thì các tính độ võng theo lý thuyết bằng phương pháp giải tích gần đúng cho ta kết quả an toàn hơn. Điều này cho phép khi tính toán gần đúng độ võng sàn Bubbledeck sử dụng công thức xác định chiều cao sàn tương đương htd 1 = k1h với sàn chưa nứt htd 2 = k2 h với sàn bị nứt Khi sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn tính toán chiều dầy sàn khi chưa nứt để so sánh thì luôn có chiều dầy sàn lớn hơn tính toán lý thuyết, chứng tỏ khi sử dụng phương pháp lý thuyết phần quy đổi tiết diện đã làm tăng hệ số an toàn của kết cấu. - 69 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ Đối với một kết cấu mới đưa vào sử dụng trong điều kiện cụ thế thì cần có một lý thuyết đứng đắn hoặc quan những thí nghiệm khác nhau để đưa ra hệ số chấp nhân được. Với sàn Bubble Deck chúng ta quan tâm đến độ cứng chống uốn vì liên quan tới điều kiện sử dụng, vấn đề này đã được các nước tiên tiến áp dụng và đưa ra được hệ số độ cứng chông uốn. Tại Việt Nam do mới áp dụng hệ kết cấu này nên chưa có một nghiên cứu cụ thể cho phù hợp, nhưng để có một kết quả thí nghiệm chính xác và có thể sử dụng được thì phải tiến hành nhiều thí nghiệm trên các đối tượng khác nhau. Với thí nghiệm trên một đối tượng tác giả chỉ đề xuất một hệ số chiều cao sàn quy đổi thông qua đó tính độ cứng được của sàn và so sánh độ võng lý thuyết và thực nghiệm. Kết quả cho thấy với chiều cao sàn quy đổi luôn có độ võng lớn hơn thí nghiệm và thấy phù hợp với thực tế. Để nghiên cứu sâu hơn hệ kết cấu sàn này cần phải tiến hành nhiều thí nghiệm và mở rộng hướng nghiên cứu thêm như độ cứng ngang khi chịu tải trong động, khả năng chịu cắt của sàn theo điều kiện và tiêu chuẩn của Việt Nam. - 70 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1. Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 5574-1991. 2. Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCXDVN 356:2005. 3. Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Trịnh Kim Đạm, Nguyễn Xuân Liên, Nguyễn Phấn Tấn. Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản). Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2005. 4. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống. Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản). Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2006. 5. Nguyễn Đình Cống. Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép Theo tiêu chuẩn tcxdvn 356-2005. Nhà xuất bản xây dựng, 2008. 6. Trần Mạnh Tuân. Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-2002. Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, 2005. 7. Nguyễn Viết Trung. Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hiện đại theo tiêu chuẩn ACI. Nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà Nội, 2000. 8. Luận văn tiến sỹ kỹ thuật của Ths Bùi Quang Trường mã số: 2.15.04 Tính độ võng và bề rộng khe nứt của cấu kiện Bêtông cốt thép. Trường Đại Học Xây Dựng - 71 - LuËn v¨n th¹c sü kü thuËt Ph¹m Trung Dòng 9. Luận văn thạc sỹ kỹ thuật của Ks Lại Thị Dung mã số: 2.15.14 Độ võng của bản BTCT do tác dụng ngắn hạn của tải trọng. Trường Đại Học Xây Dựng 10. BS 8110 – 1997: Structural use of concrete. 11. Eurocode 2:Design of Concrete Structures 12. NEN 6720-1995:Technical principles for building constructions TGB 1990. 13. CUR-Recommendation 86. - 72 - [...]... phng phỏp toỏn hay thc nghim Vi sn BubbleDeck ta cng s dng h thng lý thuyt ny tớnh toỏn cng ca sn quy i t ú tớnh ra vừng v so sỏnh vi thc nghim -31 - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chương II: Phạm Trung Dũng Nghiên cứu thực nghiệm độ cứng chống uốn sàn bubbledeck II.1 Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm - Kiểm tra, đánh giá khả năng chịu lực và độ bền thực tế của kết cấu sàn Bubbledeck khi chịu tải trọng đứng.. .Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Trung Dũng quy về vật liệu tương đương theo hướng dẫn được chuyển giao của Bubble Deck International Đan Mạch bằng phần mềm chuyên dụng + Dùng chương trình SAFE 8.08 để tính toán nội lực của hệ sàn nhà với độ cứng của sàn Bubble Deck quy đổi theo độ cứng của sàn BTCT thông thường * Các số liệu cho thiết kế Bubble... quanh, ít tiếng ồn trong sản xuất, vận chuyển và lắp dựng + Giảm thiểu rác thải sinh ra tại công trình xây dựng 6 Đặc điểm nổi bật của sàn Bubble Deck Hình ảnh so sánh các đặc điểm đặc trưng của sàn Bubble Deck so với sàn thông thường truyền thống khác Bên trái là kết cấu sàn truyền thống, bên phải là kết cấu sàn Bubble Deck Hình ảnh chỉ rõ rằng khi sử dụng sàn Bubble Deck thì yêu cầu về mặt kiến trúc dễ... tra sự làm việc thực tế của cấu kiện (thông qua các đại lượng chuyển vị, ứng suất- biến dạng) - Từ kết quả đo biến dạng mà cụ thể là độ võng của thực nghiệm tính toán ra độ cứng chống uốn của sàn dưới tác dụng của tại trọng theo phương thẳng đứng II.2 Địa điểm, thời gian, thành phần tham gia thực nghiệm, người tiến hành thực nghiệm: II.2.1: Địa điểm thực nghiệm: - Thực nghiệm sàn Bubble Deck được tiến... dày sàn tương ứng với khả năng chịu mô men cho từng loại tấm sàn Qúa trình xác định nhịp lớn nhất mà tấm sàn Bubble Deck có thể vượt qua dựa trên tiêu chuẩn British Standard 8110 và Eurocode 2, có bổ sung hệ số 1.5 để kể đến việc giảm nhẹ bản thân sàn so với sàn đặc truyền thống Tỉ số giữa nhịp/chiều cao tính toán của tấm sàn L/d 30 đối với sàn đơn, L/d 39 đối với sàn liên tục, L/d 10.5 đối với sàn. .. nghiệp - Do trình độ khoa học công nghệ trong xây dựng phát triển nên các công trình đều sử dụng lắp ghép với việc sản xuất các tấm trong nhà máy và vận chuyển ra công trường lắp đặt ( một số hình ảnh chế tạo, vân chuyển, lắp đặt hệ kết cấu sàn BubbleDeck trên thế giới) (hình ảnh chế tạo tấm sàn Bubble Deck tại nhà máy) (hình ảnh vận chuyển và cẩu lắp Bubble Deck ) -15 - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm... Tadits liên doanh với công ty BubbleDeck International từng bước áp dụng vào Việt Nam ( một số hình ảnh chế tạo, vân chuyển, lắp đặt, thi công hệ kết cấu sàn BubbleDeck tại Việt Nam) -16 - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Trung Dũng -17 - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Trung Dũng I.3 Lí THUYT TNH TON CNG CHNG UN CA DM I.3.1.Theo tiờu chun xõy dng Vit Nam 356-2005 I.3.1.1 i cng v tớnh toỏn vừng Tớnh... thu c t hỡnh 1-3d -27 - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Trung Dũng m m (a) Dầm võng (b) Mặt cắt trước khi nứt (b) Mặt cắt sau khi nứt B n ứt Sự chảy dẻo của cốt thép EI k hô n g bị Mômen, M Mômen nứt Mcr 0 C1 C2 d Độ A ốc = =E M/ I M Độ cong (d) Biểu đồ mômen - độ cong EI không bị nứt C1 C2 EI EI nứt B Mômen nứt Mcr Mômen (e) Sự thay đổi EI với mômen Hình 1-3 Biểu đồ mômen - độ cong và sự biến thiên... kết cấu sàn sử dụng vật liệu hiệu quả cao, phần bê tông không hoặc ít tham gia chịu lực được thay bằng các quả bóng nhựa rỗng làm giảm trọng lượng bản thân đến 35% Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật: -14 - Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Phạm Trung Dũng I.2 Tình hình sử dụng hệ kết cấu sàn Bubble deck I.2.1 Trên thế giới: - Hiện tại đã có hơn 30 nước trên thế giới sử dụng sàn Bubble Deck trong xây dựng các... đời của công trình Mặt cắt của Bubble Deck cũng tương tự như những tấm sàn rỗng theo một phương thông thường đã được sử dụng hơn 40 năm qua Tuy nhiên kết cấu của những tấm sàn loại này có nhược điểm là chỉ chịu lực theo một phương nên cần có dầm hoặc tường làm gối tựa suốt chiều dài ở cả hai đầu tấm sàn, vì thế khó thay đổi kết cấu của tòa nhà Ưu điểm: + Giảm trọng lượng + Tăng khả năng chịu lực + Độ