Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ứng xử của dầm có vỏ thép liên hợp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:112

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu ứng xử của dầm có vỏ thép liên hợp" nhằm nghiên cứu ứng xử uốn của dầm có vỏ thép liên hợp theo cơ sở lý thuyết và kiểm chứng bằng thực nghiệm. So sánh kết quả với dầm bê tông truyền thống về ứng xử uốn: cường độ, biến dạng và sự hình thành vết nứt.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ứng xử của dầm có vỏ thép liên hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐỨC HÒA NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA DẦM CÓ VỎ THÉP LIÊN HỢP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 S K C0 0 5 8 9 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05 - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐỨC HÒA NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA DẦM CÓ VỎ THÉP LIÊN HỢP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐỨC HÒA NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA DẦM CÓ VỎ THÉP LIÊN HỢP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN DUY LIÊM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2018
MSHV: 1680818 Ngành: Khóa: 2016 nh ng: 2.1. Nh n xét v 2.2. Nh 2.3. Nh c tiêu nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u s d ng trong LVTN 2.4. Nh n xét T ng quan c tài 2.5. n
2.6. kh ng d tài 2.7. Lu t sót và t n t i): 1 1.1.1 Hình 1.1 1.2 1.3.1 1.3.2 318 - 02 thành ACI 318 - 14. 1.5 1.6.1 2 2.4 3 và 4 Hình 4.5 5 và 6 5.1.1 5.2 318 -02 5.1 5.1 5.1 beta1 5.3 7 2 và 3
II. CÁC V C N LÀM RÕ 1 3 4 2 TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x ” hay “ ”)
MSHV: 1680818 Ngành: Khóa: 2016 nh ng: 2.1. Nh n xét v 2.2. Nh 2.3. Nh c tiêu nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u s d ng trong LVTN 2.4. Nh n xét T ng quan c tài 2.5. n 2.6. kh ng d tài 2 2.7. Lu t sót và t n t i):
150x150x150 - Trang 1 1.1 3 1 2 3.2 - Trang 5 318-02 200 và M300 - Trang 6 300 2 200 1 2 9 – 17 2.1 3 1 2.2 4 2.33 Trong 3 3 4 1 - Trang 26 4.6 - Trang 28 5.1 (a) trong khi Hình 5.1 (b) 28 3.3 (a) và (b)” : Không có hình 3.3 (mà là hình 3.2 - Hình 5.2 - Trang 32 5.2 2 là gì ? Làm 5.3 6 53 6.45, vì sao mô II. CÁC V C N LÀM RÕ 2 TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x
” hay “ ”)
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Đức Hòa Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/9/1979 Nơi sinh: An Giang Quê quán: Thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 4N2A Đặng Dung, phường Mỹ Long, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang Điện thoại nhà riêng: 0918.358456 E-mail: duchoalx@gmail.com; duchoa12396@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/…… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/1998 đến 05/2003 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Hồng Bàng TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Khách sạn Hải Vân Đà Nẵng Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 05/2003 tại Trường Đại học Hồng Bàng TP.HCM Người hướng dẫn: 1. PGS.TS Chu Việt Cường 2. Th.s Nguyễn Khắc Khoa i
3. Thạc sĩ Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2016 đến 05/2018 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp Tên luận văn: Nghiên cứu ứng xử của dầm có vỏ thép liên hợp Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Ngày 06/5/2018 tại Trường Đại học An Giang Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Duy Liêm 4. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng anh, B1 III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ năm 2003 Công ty Tư vấn và Đầu tư phát triển Cán bộ kỹ thuật phòng thiết đến năm Nông thôn an Giang kế dân dụng và công nghiệp 2006 Từ năm 2006 Ban QLDA Các khu du lịch tỉnh An Cán bộ kỹ thuật phòng quản đến năm Giang lý dự án 2010 Từ năm 2010 Công ty Cổ phần Tư vấn thiết kế đến năm Phó Giám đốc kỹ thuật Nét Việt An Giang 2012 Từ năm 2012 Phòng Quản lý Đô thị thành phố đến năm Chuyên viên Tổ Xây dựng Long Xuyên 2016 Từ năm 2016 Ủy ban nhân dân thành phố Long Chuyên viên phòng Tổng đến năm Xuyên hợp 2017 Từ năm 2017 Sở Giao thông Vận tải tỉnh An Chuyên viên phòng quản lý đến nay Giang kết cấu hạ tầng giao thông ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 5 năm 2018 Nguyễn Đức Hòa ii
CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn và sự kính trọng đến thầy TS. Nguyễn Duy Liêm, người đã tận tình chỉ dẫn tôi ngay từ ngày đầu thực hiện luận văn, không ngừng động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô khoa Xây dựng và phòng Đào tạo sau đại học của trường đã quan tâm, giảng dạy và truyền đạt kiến thức quý vô cùng quý báo trong suốt thời gian học tập tại trường và thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn học viên lớp Cao học Xây dựng 2016B, đồng nghiệp và gia đình đã quan tâm, ủng hộ tôi trong thời gian học tập. iii
TÓM TẮT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA DẦM CÓ VỎ THÉP LIÊN HỢP Luận văn tiến hành nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép có vỏ thép liên hợp bằng các phương pháp: giải tích, thực nghiệm và phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn thông qua phần mềm Abaqus. Trong phương pháp giải tích, thông qua phân tích mặt cắt ngang và mô hình vật liệu, tác giả đã thiết lập công thức dự báo sức kháng uốn dầm tiết diện chữ nhật bố trí nhiều trường hợp thép thanh chịu kéo và nén khác nhau. Trong thực nghiệm, các dầm thí nghiệm có kích thước giống nhau 150x150x900mm (cao x rộng x chiều dài nhịp) chịu tải trọng uốn 3 điểm. Các dầm thí nghiệm sử dụng lần lượt 2 loại mác bê tông M200 và M300 cùng 3 loại chiều dày vỏ thép: 0mm, 1,2mm, 2,0mm. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả rất cao của việc dùng vỏ thép nâng cao sức chịu tải của dầm. Đối với bê tông M300, sức kháng mô men thực nghiệm tăng 2,18 và 3,07 lần khi so sánh lần lượt dầm có vỏ thép dày 1,2mm và 2mm với dầm không vỏ. Đối với bê tông M200, sức kháng mô men thực nghiệm tăng 2,51 và 3,89 lần khi so sánh lần lượt dầm có vỏ thép dày 1,2mm và 2mm với dầm không vỏ. Sai số giữa kết quả phân tích giải tích và thực nghiệm được ghi nhận từ 1-13%. Trong trường hợp dùng dầm có kích thước lớn hơn, ví dụ tiết diện 200x300mm hay 200x400mm, khả năng tăng mô men dự báo đạt khoảng 2 đến 2,6 lần tính theo công thức được thiết lập ở phần giải tích ứng với vỏ thép dày 1,2 - 2,0mm. Ngoài ra, kết quả mô phỏng kiểm tra đối chứng cho thấy đường cong ứng xử uốn phù hợp thực nghiệm, mặc dù sai số về sức kháng mô men được ghi nhận là từ 4-13% tùy dầm. iv
ABSTRACT RESEARCH TOPIC: STUDY ON FLEXURAL BEHAVIOR OF BEAM USING STEEL COVER COMPOSITED The thesis deals with flexural behavior of reinforced concrete beam using steel cover composited concrete for enhancing load-carrying capacity of beam. The study was conducted with three methods: section analytical analysis, experimental testing, simulation by Abaqus software. In section analytical analysis, the author built the models of materials and equations of moment resistance in various steel bar cases for reinforcing beam. In experimental test, all investigated beams with same dimensions of 150x150x900mm (depth x with x span) were tested under 3- point bending. The investigated beams were designed using normal concrete grade M200 and M300 with 3 types of steel cover: 0mm, 1,2mm, 2,0mm thickness. The result of study showed the favorable effect of steel cover in enhancing flexural resistance. For concrete grade M300, the measured moment resistance from experiment increased 2,18 and 3,07 times, respectively, when the author compared the beams with steel cover of 1,2mm and 2mm with the beam having no steel cover. For concrete grade M200, the enhacement was 2,51 and 3,89 times, also. The difference between analytical and experiemtal results was observed from 1 to13%. For a large real beam, e.g. section of 200x300mm or 200x400mm, moment resistance was predicted to increase about 2-2,6 times with thickness of steel cover 1,2 - 2,0mm, according to the developed equations, built by the author. In addition, the simulation curve was observed to be well-fitted with experimental curve, although their difference was about 4-13% regarding beam type. v
MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các hình ix Danh sách các bảng xiii Danh sách chữ viết tắt và kí hiệu viv Chương 1: Tổng quan .......................................................................................... 1 1.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 1 1.1.1 Đặt vấn đề .............................................................................................. 1 1.1.2 Sự cần thiết của đề tài .......................................................................... 1 1.2 Tình hình nghiên cứu trong ngoài nước ..................................................... 1 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước.......................................................... 1 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................................... 4 1.3 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu................................................................ 5 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 5 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 5 1.4 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 6 1.5 Tính mới của đề tài.................................................................................... 6 1.6 Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 6 1.6.1 Thực nghiệm ......................................................................................... 6 1.6.2 Giới hạn đề tài ...................................................................................... 8 Chương 2: Cơ sở lý thuyết ................................................................................... 9 vi
2.1 Dầm có 3 điểm uốn theo cơ học vật rắn biến dạng .......................................... 9 2.2 Ứng xử của dầm bê tông cốt thép ................................................................. 13 2.3 Ứng xử của dầm liên hợp ............................................................................. 15 2.3.1 Dầm thép bản bê tông cốt thép ............................................................ 15 2.4 Về phương pháp mô phỏng .......................................................................... 17 2.4.1 Định nghĩa............................................................................................ 17 Chương 3: Nguyên vật liệu, tiến hành thí nghiệm, kết quả và thảo luận ......... 22 3.1 Sơ đồ thí nghiệm .......................................................................................... 22 3.2 Chế tạo mẫu thí nghiệm................................................................................ 22 3.2.1 Vật liệu bê tông .................................................................................... 22 3.2.2 Vật liệu thép thanh ............................................................................... 23 3.2.3 Vật liệu thép tấm .................................................................................. 24 3.3 Thiết lập và tiến hành thí nghiệm ................................................................. 24 3.4 Ứng xử uốn của các dầm thí nghiệm ............................................................ 26 3.5 Ảnh hưởng của bề dày vỏ đến sức kháng uốn tại MOR ................................ 29 3.6 Ảnh hưởng của mác bê tông đến độ nhạy kháng uốn tại MOR ..................... 30 3.7 Ứng xử nứt khi dầm bị phá hoại mẫu............................................................ 31 Chương 4: Phân tích giải tích, so sánh thực nghiệm và phân tích mô phỏng, so sánh thực nghiệm ............................................................................................ 34 4.1 Phân tích lý thuyết ........................................................................................ 34 4.1.1 Mô hình đề xuất vật liệu ....................................................................... 34 4.1.2 Cơ sở phân tích .................................................................................... 34 4.1.3 Kết quả phân tích ................................................................................. 37 4.2 So sánh kết quả phân tích lý thuyết và thực nghiệm..................................... 39 4.3 Dự báo sức kháng uốn của dầm vỏ thép kích thước lớn ............................... 41 4.4. Thiết lập mô phỏng trên cơ sở phần mềm ABAQUS .................................. 42 4.4.1 Giới thiệu tổng quan về phần mềm Abaqus .......................................... 42 4.4.2 Mục đích của việc mô phỏng ................................................................ 42 4.4.3 Các bước xây dựng cấu kiện ................................................................. 43 vii
4.4.4 Định nghĩa vật liệu và thuộc tính mặt cắt.............................................. 52 4.4.5 Định nghĩa lắp ghép cấu kiện ............................................................... 56 4.4.6 Thiết lập bước phân tích ....................................................................... 59 4.4.7 Định nghĩa ràng buộc ........................................................................... 60 4.4.8 Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên .................................................. 65 4.4.9 Phân chia lưới cho cấu kiện .................................................................. 66 4.4.10 Công tác phân tích cấu kiện ................................................................ 68 4.2 So sánh kết quả phân tích mô phỏng và thực nghiệm.................................... 69 Chương 5: Kết luận và kiến nghị hướng nghiên cứu: ........................................ 73 5.1 Kết luận và kiến nghị.................................................................................... 73 5.2 Hướng nghiên cứu tiếp theo ......................................................................... 73 Tài liệu kham khảo ................................................... ............................................ 74 viii