intTypePromotion=1
ADSENSE

Một số vấn đề cần quan tâm khi xác định sức chịu tải cọc ở hiện trường theo thí nghiệm nén tĩnh cọc

Chia sẻ: ViJakarta2711 ViJakarta2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

62
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thiết kế nền móng công trình, vấn đề sức chịu tải của cọc đóng vai trò quyết định tới ổn định của giải pháp móng sâu cho nhà cao tầng. Với giá thành giải pháp cao, phương pháp tính toán theo lý thuyết còn nhiều vấn đề chưa thực sự thống nhất thì việc xác định sức chịu tải cọc ở hiện trường là một vấn đề bắt buộc và rất phức tạp nhưng phải thực hiện trong thực tế xây dựng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Một số vấn đề cần quan tâm khi xác định sức chịu tải cọc ở hiện trường theo thí nghiệm nén tĩnh cọc

  1. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 58 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM KHI XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỌC Ở HIỆN TRƢỜNG THEO THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC ThS. Phạm Ngọc Tân Phó trưởng Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung ThS. Nguyễn Huỳnh Minh Trang Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Trong thiết kế nền móng công trình, vấn đề sức chịu tải của cọc đóng vai trò quyết định tới ổn định của giải pháp móng sâu cho nhà cao tầng. Với giá thành giải pháp cao, phương pháp tính toán theo lý thuyết còn nhiều vấn đề chưa thực sự thống nhất thì việc xác định sức chịu tải cọc ở hiện trường là một vấn đề bắt buộc và rất phức tạp nhưng phải thực hiện trong thực tế xây dựng. Trong đó thí nghiệm nén tĩnh cọc ở hiện trường là phương pháp thường dùng trong thực tế hiện nay. Mặc dù TCVN 9393-2012 đã nêu rõ những vấn đề chung khi sử dụng thí nghiệm này nhưng vận dụng thực tế như thế nào cũng còn nhiều nội dung cần phải quan tâm và thảo luận thêm. Từ khoá: Thí nghiệm cọc, nén tĩnh cọc. 1. Đặt vấn đề: thầu hay sử dụng lâu nay, chỉ có điều Sức chịu tải (SCT) cọc là thong số đối với cọc nhồi thì phương pháp này tỏ quan trọng và có ý nghĩa nhất phản ảnh ra không tin cậy nên không được sử chất lượng của cọc đã thi công so với dụng. Trong khi các phương pháp thử thiết kế.Việc thử cọc ở hiện trường để hiện đại như PDA thì phức tạp và tốn xác định sức chịu tải của nó thường là kém nên hiện nay phương pháp nén công việc phức tạp và tốn kém và tĩnh cọc tại hiện trường thường được không phải bao giờ cũng thực hiện các chủ đầu tư sử dụng để xác định lại được cho nhiều loại cọc tại công sức chịu tải cọc tại hiện trường nhằm trường. đảm bảo an toàn cho giải pháp thiết kế Các phương pháp có thể sử dụng nền móng của công trình, vừa giúp nhà để xác định SCT cọc ở hiện trường hiện thầu lựa chọn thiết bị đóng ép cho hợp nay thường sử dụng là: phương pháp lý, đồng thời nó cũng là một bước trong động sử dụng công thức lý thuyết theo quy trình nghiệm thu phần nền móng độ chối của cọc, phương pháp thử cọc công trình. bằng nén tĩnh, phương pháp thử tĩnh Mặc dù hiện nay TCVN 9362 – cọc có gắn thiết bị đo lực và chuyển vị, 2012 đã nêu rõ các vấn đề của thí phương pháp thử hiện đại như thử động nghiệm nén tĩnh cọc trong việc xác biến dạng lớn PDA, phương pháp hộp định sức chịu tải. Tuy nhiên việc áp tải trọng Osterberg, phương pháp thử dụng trong thực tế như thế nào không tĩnh động Statnamic,.v.v. phải kỹ sư nào cũng nắm và vận dụng Trong đó, phương pháp động khi đúng. Trong phạm vi bài viết này, dung công thức động quen thuộc của chúng tôi nêu lên các vấn đề chính của Gerxevanov và Hiley là điều mà nhà thí nghiệm và một số vấn đề cần quan
  2. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 59 tâm khi nghiệm thu sức chịu tải cọc - Thời gian nghỉ của cọc sau khi theo thí nghiệm này. thi công và hai lần gia tải. 2. Thí nghiệm nén tĩnh cọc Cấp tải thử Thí nghiệm nén tĩnh cọc dùng để Về nguyên tắc nên chọn Pthử tốt xác định sức chịu tải của cọc và thiết nhất là làm sao với cấp tải đó cọc đã bị lập biểu đồ quan hệ tải trọng biến dạng tuột (bị phá hoại theo chỉ tiêu đất nền) thử tải đơn thuần là tìm kiếm những thì như thế sẽ phản ánh trung thực hơn môi trường làm việc của đất nền từ đó thông số nhằm xác định tính ổn định tính chính xác hơn Pgh đất nền. của nền đất, độ rung, lún, sức chịu tải Các tài liệu có thể tham khảo của cột tính đàn hồi... Những số liệu - Theo TCXDVN 9393:2012; thu thập được trong giai đoạn này sẽ là Pmax=2,5 Ptk cơ sở để các kỹ sư xây dựng tính toán - Theo ASTM D 1143, kết cấu móng nền cho công trình và LCLP(Pháp)(Cẩm nang Địa Kỹ Thuật giúp nhà thầu lựa chọn thiết bị đóng, ép của Trần Văn Việt): Pmax=2Ptk cho hợp lý. - Theo tài liệu GS.TS. Nguyễn Phƣơng pháp thí nghiệm Văn Đạt: Pmax=3.Ptk Nén nhanh (thời gian gia tải Nhận xét: hiện nay, nhiều báo cáo thí nghiệm thử tĩnh rất ít thấy hiện không đổi; gia tải nhanh; tốc độ chuyển tượng cọc bị tuột khi biến dạng s = vị không đổi) hoặc giữ tải từng cấp theo 10%d (d là cạnh hoặc đường kính cọc) chu kỳ. khi ở cấp tải Pthử max.Do đó khi Pmax=2,5 Thí nghiệm được tiến hành tại vị Ptk có lẽ số liệu Pgh đất nền ra chưa trí có địa chất tiêu biểu của công trình, được chính xác lắm vì chưa đạt trạng được tiến hành trong giai đoạn thiết kế thái giới hạn của đất. Do đó giá trị Pgh hoặc trước khi thi công cọc đại trà. Số cần phải nghiên cứu kỹ khi chọn tùy lượng cọc thử khoảng 1% số lượng cọc thuộc từng loại đất nền. được thi công và không ít hơn 02cọc. Một số vấn đề về yêu cầu kỹ thuật công tác thử tải trọng tĩnh cần thống nhất - Vị trí cọc thử: thường do chủ đầu tư, chủ trì tư vấn thiết kế kết cấu thống nhất; - Loại và kích thước cọc được sử dụng: đúng như cọc đã thiết kế hoặc dự kiến; - Biện pháp thi công cọc; - Phương pháp gia tải; - Yêu cầu về hệ thông gia tải; - Chuyển vị lớn nhất đầu cọc dự kiến; Hệ thống gia tải
  3. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 60 - Hệ thống gia tải cần thiết kế với chịu tải tính toán, thiên về an toàn nên tải trọng không nhỏ hơn tải trọng lớn lấy biến dạng toàn bộ. nhất dự kiến. Các bƣớc thực hiện thí nghiệm: - Nếu dùng neo với đất để hình theo 8 bước sau thành hệ thống gia tải cọc, cánh neo 1. Gia công đầu cọc và đặt hệ phải cách ít nhất 5 lần đường kính cọc kích; kể từ mặt bên cọc. 2. Cắt tẩy đầu cọc đến phần bê Sử dụng đối trọng để nén tĩnh tông đặc chắc, tạo phẳng bề mặt; Thông thường sử dụng các đối 3. Lắp đặt hệ kích và căn chỉnh; trọng bằng khối bê tông cốt thép (số 4. Gia cố nền và lắp đặt gối đỡ, lượng được bố trí theo từng cấp tải). Số dàn tải trọng; lượng đối trọng phải theo tính toán. 5. Lắp đặt dầm chính, dầm phụ, Sử dụng neo để nén tĩnh lắp đặt đối trọn;g Trong một số trường hợp mặt 6. Lắp đặt hệ đồng hồ đo chuyển bằng chật hẹp, không dùng được cẩu và vị, lắp đặt máy trắc đạc (nếu có yêu khối bê tông làm đối trọng có thể sử cầu); dụng 04 cọc neo để thí nghiệm nén tĩnh 7. Lắp đặt hệ bơm, đồng hồ thuỷ kiểm tra sức chịu tải. lực ; Quy trình thí nghiệm: 8. Gia tải theo quy trình và ghi Tiêu chuẩn TCXDVN chép số liệu hiện trường. 9393:2012―Cọc - Phương pháp thí Báo cáo kết quả thí nghiệm: đầy nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh đủ các mục sau ép dọc trục‖ quy định phương pháp thí 1. Tên, vị trí công trình; nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh 2. Chủ đầu tư, Tư vấn thiết ép dọc trục áp dụng cho cọc đơn thẳng kế/giám sát, nhà thầu thi công cọc, đơn đứng, cọc đơn xiên không phụ thuộc vị thí nghiệm; kích thước và phương pháp thi công 3. Hồ sơ cọc thí nghiệm; (đóng, ép, khoan thả, khoan dẫn, khoan 4. Số liệu ghi chép hiện trường; nhồi…). 5. Biểu đồ quan hệ tải trọng và độ Trong tiêu chuẩn TCXDVN lún; 9393:2012có đưa ra 2 khái niệm: Nén 6. Biểu đồ quan hệ tải trọng, độ cọc thăm dò (nén phá hoại 250%- lún và thời gian; 300%)và nén cọc kiểm tra (nén không 7. Các nhận xét trong đó có đưa ra phá hoại từ 150% -200%). Với nén phá tải trọng giới hạn theo De Beer, Chin; hoại thì ta biết được sức chịu tải giới Qui trình gia tải hạn thực của cọc theo vật liệu hoặc đất Cọc được nén theo từng cấp, tính nền dựa vào biến dạng theo các lý tăng của tải trọng thiết kế. Tải trọng thuyết khác nhau. Còn nén không phá được tăng lên cấp mới nếu sau 1 giờ hoại thì chúng ta phải chấp nhận khái quan trắc độ lún của cọc nhỏ hơn 0,20 niệm về điểm phá hoại qui ước theo các mm và giảm dần sau mỗi lần đọc trong qui định của tiêu chuẩn để đưa ra sức thời gian trên.
  4. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 61 Tùy theo yêu cầu thiết kế, cọc có Ghi chép cẩn thận trong khi đọc thể gia tải đều 200% đến 300% tải thí nghiệm và các hiện tượng lạ. Nếu có trọng thiết kế. Thời gian ở cấp 100%, thể họp các thành viên trong nhóm để 150% và 200% có thể kéo dài hơn 6giờ đưa ra giải pháp hợp lý cho từng hiện đến 12 hay 24 giờ. tượng lạ. Tại cấp tải 100% được giữ tải 6 Kết luận về kết quả thử tải. giờ có thể giảm tải về 0% để quan trắc độ lún đàn hồi và độ lún dư tương ứng với cấp tải trọng thiết kế. Bảng1: Thời gian tác dụng các cấp tải trọng % Tải trọng thiết kế Thời gian giữ tải tối thiểu 25%Ptk 1h 50 1h 75 1h 100 1h 75 10 phút 50 10 phút 25 10 phút 0 10 phút 100 6h 125 1h 150 6h 125 10 phút 100 10 phút 75 10 phút 50 10 phút 25 10 phút 0 1h Thí nghiệm nén tĩnh nên tiến hành Thí nghiệm cọc phải do cán bộ địa trước khi thiết kế móng để không thay đổi kỹ thuật có trình độ chuyên môn và kinh các thông số của móng cọc nhiều, làm ảnh nghiệm trực tiếp chỉ đạo. Các cán bộ vận hưởng đến giá thành công trình và có thời hành thiết bị và theo dõi, ghi chép phải gian giải quyết các sự cố nếu có tránh hiện được huấn luyện, đào tạo. tượng phải dừng tiến độ thi công hàng Việc thực hiện thí nghiệm chỉ được tháng để giải quyết vấn đề này. tiến hành khi các cọc đã đủ thời gian hồi 3. Một số vấn đề cần quan tâm phục cấu trúc của đất bị pha hoại trong Thí nghiệm này có thể thực hiện ở quá trình thi công hoặc bê tong đạt cường giai đoạn thăm dò hoặc giai đoạn kiểm độ theo quy định (thời gian từ khi kết tra SCT để làm cơ sở cho thiết kế hoặc thúc thi công cọc đến khi thí nghiệm): tối điều chỉnh đồ án thiết kế. thiểu 21 ngày đối với cọc khoan nhồi và
  5. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 62 7 ngày đối với cọc khác. Nội dung này * Dựa vào đồ thị quan hệ p – s: rất dễ sai trong thực tế thi công. - Trường hợp đường cong p – s Khi thí nghiệm cọc được xem là biến đổi nhanh, thể hiện rõ tại điểm có phá hoại khi: chuyển vị đầu cọc hơn độ dốc thay đổi đột ngột, Pgh tương ứng 10%d hay vật liệu cọc bị phá hoại. với điểm có đường cong bắt đầu biến đổi Xác định SCT thực tế của cọc: dộ dốc. Từ báo cáo kết quả của thí nghiệm, - Nếu đường cong biến đổi chậm chúng ta có thể xác định SCT tính toán thì căn cứ vào quy trình thí nghiệm để của cọc theo các phương pháp sau: chọn phương pháp xác định Pgh. Bảng 2: Giá trị Pgh tương ứng chuyển vị giới hạn quy ước: Chuyển vị giới hạn Điều kiện áp dụng Phƣơng pháp đề nghị TC Pháp DTU 13-2 10%d Tất cả các loại cọc TC Anh BS 8004:1986 TC Nhật JSF 1811:1993 Pgh tương ứng 1/2 Sgh Brinch Hansen 2Smax Smax ứng với 0,9P Thụy Điển 2,5%d Cọc khoan nhồi De Beer 3 – 6%d Cọc khoan nhồi chống 40 – 60mm Cọc có L/d từ 80 đến Trung Quốc 60 - 80mm 100 * Phương pháp dung độ lún giới hạn: Việc xác định SCT cọc bằng thí - Tải trọng giới hạn tương ứng nghiệm nén tĩnh cọc ở hiện trường là thí với chuyển vị đầu cọc là 8 mm chia cho nghiệm thường được sử dụng trong thiết hệ số hệ số an toàn. Phương pháp này kế và thi công nền móng nhà cao tầng.Tuy thường ít sử dụng trong thực tế. nhiên, việc chọn đơn vị thí nghiệm, thời - Tải trọng tương ứng với chuyển điểm nào để thí nghiệm, vị trí, số lượng vị đầu cọc 10% chiều rộng cọc, hoặc tải cọc thí nghiệm trong công trình. Thí trọng lớn nhất đạt được trong thí nghiệm nghiệm để khảo sát hay kiểm tra lại sức chia cho hệ số an toàn là 2. chịu tải cọc, cách xác định Pgh và hệ số an * Phương pháp dựa vào điều kiện toàn chọn trong thí nghiệm là những nội thực tế thí nghiệm: Nếu vì lý do nào đó dung mà các đơn vị liên quan như chủ đầu mà chưa gia tải đến giá trị cần thiết mà tư, tư vấn thiết kế, nhà thầu thí nghiệm phải dừng thí nghiệm thì Pgh là tải lớn phải xác định rõ ngay từ đầu để thí nhất khi dừng thí nghiệm. nghiệm được thực hiện nhanh chóng, kết 4. Kết luận quả thí nghiệm được tin cậy. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tiêu chuẩn TCXDVN 9393:2012 ―Cọc - Phương pháp thí nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục‖. [2] Phạm Ngọc Tân. 2014. Bài giảng lớp giám sát chuyên đề Nền Móng, ĐHXDMT.
  6. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 63 KHẢO SÁT ỨNG XỬ VÀ PHÂN TÍCH MÔ MEN – ĐỘ CONG CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP ThS. Chu Thị Hải Vinh Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Hiện nay kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp, vì thế việc tìm hiểu, phân tích ứng xử của kết cấu là vô cùng quan trọng. Bài báo này mô tả quá trình khảo sát ứng xử của dầm bê tông cốt thép chịu lực tập trung bằng phương pháp thí nghiệm kết hợp với tính toán theo tiêu chuẩn ACI-318. Mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn cũng được sử dụng nhằm phân tích sự phân bố ứng suất của dầm khi chịu tải trọng tác dụng. Từ khoá: Thí nghiệm dầm BTCT, ứng suất-biến dạng trong dầm. 1. Tổng quan kết cấu bê tông cốt thép Vấn đề đặt ra là tìm hiểu ứng xử của Vào thời điểm hiện nay, bê tông và kết cấu dầm bê tông cốt thép bằng bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi chương trình thực nghiệm kết hợp với hầu hết trong mọi lĩnh vực xây dựng và tính toán lý thuyết. Bên cạnh đó mô hình thâm nhập vào những lĩnh vực kỹ thuật phần tử hữu hạn được xây dựng nhằm hiện đại khác. Đó là do bê tông cốt thép khảo sát thêm về ứng xử của kết cấu. có độ bền cao, có khả năng sử dụng rộng 2. Khảo sát thực nghiệm rãi các vật liệu xây dựng địa phương, có Nhằm khảo sát các giai đoạn làm khả năng sử dụng các kết cấu kinh tế với việc của kết cấu dầm, chương trình thực lượng tiêu hao thép thấp. nghiệm được tiến hành với dầm bê tông Bản chất bêtông cốt thép là sự kết cốt thép chịu lực tập trung. hợp hợp lý hai vật liệu bêtông và thép để 2.1. Mô tả thí nghiệm làm việc cùng nhau cho đến khi bị phá Dầm bê tông cốt thép thường có hoại. Nguyên lý cơ bản của kết cấu dầm tiết diện ngang hình chữ nhật, tứ giác, bê tông cốt thép chịu uốn là bê tông chịu chữ T, chữ I….Trong phạm vi thực nén tốt, chịu kéo kém, thép chịu kéo và nghiệm này, tiết diện dầm thí nghiệm là nén đều tốt. Sự liên kết hai vật liệu này tiết diện tứ giác được mô tả như hình 1d. thành một cho phép chúng ta sử dụng ưu Cốt thép trong dầm: đặt 225 ở miền điểm của mỗi loại vật liệu cấu thành một dưới và 210 ở miền trên của dầm. cách hợp lý nhất. (a) (b) (c) (d) Hình 1: Các dạng mặt cắt ngang của dầm
  7. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 64 Kích thước dầm: chiều dài dầm L= Vật liệu được sử dụng trong thí 4m (L1=L2=1.2m), chiều cao tiết diện h = nghiệm này là bê tông có f’c= 25MPa. 350mm, chiều rộng tiết diện dầm đáy bé Chọn thép chịu lực có fy = 355 MPa b1= 150mm, đáy lớn b2=250mm Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm dầm được mô tả như hình 2 Hình 2: Sơ đồ thí nghiệm dầm chịu uốn BTCT 2.2. Bố trí thiết bị đo bởi SG, dán ở miền dưới tại vị trí giữa dầm. Hình 3 mô tả cách lắp đặt thiết bị đo Tất cả các giá trị đo sẽ được ghi lại tự động thí nghiệm, trong đó độ võng của dầm bằng hệ thống thu thập dữ liệu được đo bởi cảm biến chuyển vị DG1 và Trong suốt quá trình thí nghiệm vết DG3(tại vị trí đặt lực), DG2 (tại vị trí giữa nứt sẽ được theo dõi, mô tả lại sự phát dầm). Ngoài ra biến dạng của bê tông đo triển, hình dạng cũng như vị trí nó Hình 3: Mô hình lắp đặt các thiết bị đo trên dầm thí nghiệm 2.3. Tiến hành thí nghiệm Tiến hành gia tải lên 5KN, sau đó Dầm sau khi được đúc tại chỗ, đủ giảm về 0 để loại trừ ứng suất ban đầu trong thời gian đạt cường độ thì tiến hành sơn dầm, cho các bộ phận truyền lực tiếp xúc trắng dầm, kẻ lưới ô vuông có đánh số. khít với nhau và kiểm tra hoạt động của Sau đó cẩu lắp dầm vào vị trí thí nghiệm, thiết bị. Sau khi ổn định, tiến hành tăng tải kiểm tra độ ngang bằng, lắp các thiết bị cho đến khi dầm bị phá hoại. Các giá trị lực gia tải: kích, dầm truyền lực…. và các được đo đạc lại và vết nứt được theo dõi thiết bị đo biến dạng, chuyển vị. trong suốt quá trình thí nghiệm.
  8. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 65 2.4. Kết quả thí nghiệm thúc thí nghiệm xuất hiện vết nứt lớn tại Trong suốt quá trình thí nghiệm, các giữa dầm qua vị trí đặt straingage như vết nứt được đánh dấu như trên hình 4a, hình 4b. dầm bị phá hủy ở cấp tải 138kN, khi kết (a) (b) (c) Hình 4. Hình dạng phá huỷ dầm (a) đánh dấu vết nứt; (b) Vết nứt giữa dầm ngang qua SG; (c) Vết nứt giữa dầm tại điểm chảy của thép. Từ kết quả đo đạc được, ta có biểu =1,485mm) và 2 vị trí lực tác dụng đồ P- thể hiện mối quan hệ giữa lực và (DG1,DG3=1,328mm ) chênh lệch chuyển vị như hình 5 0,157mm, độ võng gần như bằng nhau. Khi gia tải ở giai đoạn P = (25- 130) kN thì chuyển vị ở vị trí giữa dầm (DG2=14,73mm) và tại 2 vị trí lực tác dụng (DG1=12,746mm và DG3=12,985mm). Như vậy chênh lệch giữa DG1 và DG2 khoảng 1,984mm; DG3 và DG2 khoảng 1,745mm. Ở giai đoạn này độ võng của dầm tại vị trí giữa dầm DG2 lớn hơn 2 vị trí lực tác dụng là DG1 và DG3, như vậy Hình 5. Biểu đồ P- độ võng có dạng đường cong hình cung, 3. Phân tích độ võng của dầm: độ võng lớn nhất ở giữa dầm DG2. Khi gia tải ở giai đoạn P=(0-5) kN Khi gia tải ở giai đoạn P=(130- thì không có chuyển vị chứng tỏ ở giai 140) kN thì chuyển vị ở vị trí giữa dầm đoạn này tải trọng rất bé so với sức chịu (DG2; 22mm) và 2 vị trí lực tác dụng tải của dầm. (DG1: 12,7mm; DG3: 12,9mm), chênh Khi gia tải ở giai đoạn P=(5-25) lệch khá lớn, hơn 9mm. Ở giai đoạn dầm kN thì chuyển vị ở vị trí giữa dầm (DG2; này dầm đã bị phá huỷ, độ võng của dầm
  9. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 66 tại vị trí giữa dầm DG2 lớn hơn rất nhiều lên dầm 2 lực tập trung nên ta suy ra 2 vị trí lực tác dụng là DG1 và DG3. được tải trọng gây nứt dầm 4. Phân tích mô men – độ cong của Pcr  2  P  2  9433  18866 N  18,87kN dầm Độ cong: Tiến hành tính toán theo lý thuyết M cr 11.32  106 ứng xử của dầm bằng phương pháp tính    6.88  107 (1/ mm) Ec I g 23500  699.9  106 mô men – độ cong theo tiêu chuẩn ACI- *Giai đoạn chảy dẻo: 318. Trong tính toán này, mô men tại 3 Ở giai đoạn này, biến dạng tới mức độ cong được xác định: độ cong khi hạn trong thép chịu kéo là biến dạng bê tông xuất hiện nứt cr ứng tại mô men chảy dẻo  y . Chiều cao vùng bê tông gây nứt Mcr, độ cong khi bê tông biến chịu nén đến trục trung hòa là c=kd. dạng chảy dẻo  y tại mô men chảy dẻo Khi chảy dẻo ứng suất thép chịu My, độ cong khi bê tông biến dạng cực kéo là fy, mô men chảy dẻo là:  kd   kd  hạn u tại mô men chảy dẻo Mu. Trong M y  As f y  d    A's f s '  d '    3   3 tính toán ta xem như dầm BTCT chịu  0.422  322.5   0.422  322.5   981.2  355   322.5    157  211.58   25   uốn có sự tham gia của thép chịu kéo,  3   3  chịu nén, không xét thép đai.  95.86 106 Nmm Ở trường hợp này, dầm BTCT Biến dạng của thép chịu kéo là y: không xét cốt đai nên ta tính toán cường fy 355 độ chống cắt của riêng phần bê tông. y    0.00178 Es 2  105 Vc  0.17 fc' bwd  0,17  25 150  322,5  41,12 103 N Độ cong ứng với giai đoạn này là: Vì dầm đặt tải đối xứng nên ta có  0.00178 y  y   9.55 106 (1/ mm) tải trọng gây nứt d  kd 322.5  0.422  322.5 Pcr = Vc = 41.12 x 103 N * Giai đoạn tới hạn: Pcr  Vc  41,12 10 N  41,12kN 3 Ở giai đoạn này, ban đầu giả thiết * Giai đoạn bắt đầu nứt: biến dạng thép chịu nén  s' vượt quá biến Mô men gây nứt: dạng chảy y , tính toán thép chịu nén I 699.9  10 6 với giới hạn chảy là 358 MPa, biến dạng M  g f   3.1  11.32  10 ( Nmm) 6 của phần chịu nén  c max  0.003 cr r y t 191.67 Tải trọng gây nứt: Mô men tới hạn: M 11.32 106  c M cr  P.1200  P  cr   9433N M u   0.85 f c' 1cb   d  1   As' f s' (d  d ' ) 1200 1200  2  Sau khi tính được giá trị tải trọng gây  0.85 107.8    0.85  25  0.85 107.8 150   322.5    157  358  (322.5  25)  2  nứt trên, ta thấy rằng giá trị tải trọng phá  97.53 106 ( Nmm) hoại gây nứt do uốn bé hơn giá trị tải Độ cong: trọng phá hoại do cắt nên ta suy ra dầm  cm 0.003 u    2.78  105 (1/ mm) phá hoại do uốn. Khi thực nghiệm, ta đặt c 107.8
  10. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 67 Kiểm tra lại giả thiết ban đầu cho Ta có: biến dạng trong thép chịu nén  M n  0,9  97.53 106  87.78 106  c  d'   107.8  25  Từ khả năng chịu lực tới hạn, ta  s'   c max    0.003     0.0023  c   107.8  suy ra được tải trọng tới hạn là Ta có:  s'  0.0023   y  0.00178  M n 87.78 106  M n  Pn .1200  Pn    73150N 1200 1200 Thép vùng nén đã đạt giới hạn chảy Như vậy tải trọng tới hạn là: * Tính toán độ dẻo của dầm: Ta có tỷ số: Pth  2  Pn  2  73150  146.3 103 N  146.3kN c  107.8  0.334  0.375 Độ dẻo tới hạn d 322.5  2.78  105 nên dầm phá hoại dẻo   u   2.91  y 9.55 106 Suy ra hệ số giảm cường độ là =0.9 Sau khi tính toán ta có bảng kết quả như sau: Giai đoạn Mô men M (N.mm) Độ cong  (1/mm) Bắt đầu nứt 11.32 x 106 6.88 x 10-7 Chảy dẻo 95.86 x 106 9.55 x 10-6 Tới hạn 97.53 x 106 2.78 x 10-5 6  x10 (N.mm) Chaûy deûo Tôùi haïn 100 80 60 40 20 Baét ñaàu nöùt 0.5 1 1.5 2 2.5 3  x10-5 (1/mm) Hình 6: Biểu đồ biểu diễn mô men - độ cong ứng với từng giai đoạn Với kết quả tính toán như trên, ta có Mô phỏng thí nghiệm dầm được thực tải trọng gây nứt là Pcr = 18,87kN. So hiện bằng phần mềm ANTENA . Mô hình sánh với kết quả thực nghiệm, dầm bị nứt vật liệu tương ứng với bê tông và cốt thép với tải trọng 25kN, sai số 32% được hiệu chỉnh và đưa vào mô phỏng. Mô Ở gia đoạn dầm bị phá hoại, kết quả hình phân tích ba chiều đầy đủ (full 3D) tính toán tải trọng tới hạn Pth = 146,3kN được xây dựng. Kích thước của mô hình so sánh với kết quả khảo sát thực nghiệm được lấy giống như mẫu thí nghiệm. tải trọng tới hạn 138kN, sai số 5,8% Trong mô phỏng ATENA, mô hình 5. Mô phỏng bằng phần mềm ANTENA vật liệu Microplane4 – ML4 được dùng
  11. Thông báo Khoa học và Công nghệ * Số 2-2015 68 cho vật liệu bê tông. Cốt thép sử dụng mô Hình 8. Mô hình biến dạng của dầm khi hình vật liệu CC Reinforcement. tăng tải; a)Bắt đầu gia tải,b)Trong quá Điều kiện biên: khống chế các trình gia tải, c)Khi dầm bị phá hoại chuyển vị Ux, Uy và Uz tại vị trí gối. Áp đặt chuyển vị cưỡng bức tại vị trí đặt lực tương tự như quá trình thực nghiệm. Hình 9: Phân bố ứng suất trong dầm; a)Bắt đầu gia tải, b) Vết nứt bắt đầu xuất hiện, c)Khi dầm bị phá hoại 6. Kết luận Hình 7: Mô hình phần tử hữu hạn dầm Bài báo trình bày khảo sát thực Kết quả mô phỏng cho thấy độ võng nghiệm ứng xử của dầm bê tông cốt thép, dầm gia tăng theo quá trình gia tải, biến thí nghiệm đã được tiến hành theo quy dạng kéo phát triển nhiều trong dầm ở đoạn trình, đảm bảo được các yêu cầu về giữa 2 điểm đặt lực. Quy luật phát triển dưỡng hộ. Kết quả thực nghiệm và kết biến dạng (hình 8) và quá trình phát triển quả từ quá trình mô phỏng cho thấy ứng ứng suất (hình 9) trong dầm gần giống như xử của dầm, quá trình phát triển biến sự xuất hiện vết nứt trong thí nghiệm. dạng và phân bố ứng suất có sự tương thích với nhau. Bài báo cũng đã tính toán và so sánh tải trọng phá hoại giữa lý thuyết khi tính theo tiêu chuẩn ACI-318 và kết quả từ thực nghiệm. Kiểu phá hoại dầm thuộc loại phá hoại dẻo, nghĩa là bê tông và cốt thép cùng phát huy hết khả năng chịu lực. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Quang Minh và cộng sự. 2011. Kết cấu bêtông cốt thép (Phần cấu kiện cơ bản), Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [2] TS.Hồ hữu Chỉnh, Bài giảng học phần phân tích ứng xử & thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố HCM. [3] ACI Committee 318, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-95), American Concrete Institute, Detroit, 1995. [4] ATENA- Tutorial for ATENA Engineering 3D. [5] ATENA- Engineering Example Manual.
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2