BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
Trần Việt Tâm
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG
CỦA SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 9580201
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ
Hà Nội – Năm 2019
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng
Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Phan Quang Minh.
2. PGS.TS. Nguyễn Ngọc Phương.
Phản biện 1 : GS.TS. Nguyễn Tiến Chương.
Phản biện 2 : PGS.TS. Trương Hoài Chính.
Phản biện 3 : TS. Nguyễn Đại Minh .
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường
họp tại Trường Đại học Xây Dựng vào hồi giờ ngày tháng
năm 2019.
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện Quốc Gia và Thư viện Trường
Đại học Xây dựng.
1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay sàn phẳng BTCT và bê tông ứng lực trước (sàn
không dầm) được sử dụng khá phổ biến trong xây dựng dân
dụng ở Việt nam và thế giới vì chúng có những ưu điểm về mặt
kiến trúc, kết cấu và thi công.
Trong thiết kế kết cấu sàn phẳng, vấn đề thiết kế chống phá
hoại chọc thủng giữa cột và sản luôn được quan tâm đặc biệt vì
đây là kiểu phá hoại giòn nguy hiểm. Một số công trình được xây
trên thế giới bị phá hoại do chọc thủng và để lại hậu quả nghiêm
trọng như: Tòa nhà Sampoong Departement tại Hàn quốc (1995)
làm 502 người chết và 1000 người bị thương [86] ; Tòa nhà
Skyline Plaza bang Virgina – Mỹ (1971) gây thương vong cho
hơn 14 công nhân [56].
Tiêu chuẩn thiết kế hiện hành ở Việt Nam là “ Kết cấu bê
tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5574-2018
” [7] dựa trên tiêu chuẩn Nga SP 63.13330 [80] chủ yếu chỉ dẫn
tính toán khả năng chống chọc thủng cho cấu kiện bê tông thông
thường. Trong công thức xác định khả năng chống chọc thủng
của sàn phẳng BTCT còn chưa xét đến ảnh hưởng của các yếu tố
như hàm lượng cốt thép dọc trong vùng kéo, ứng suất nén trong
bê tông do ứng lực trước, kích thước tiết diện cột.
Nhằm tăng hiệu quả kinh tế trong sử dụng sàn phẳng, nghiên
cứu khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông cốt thép
và bê tông ứng lực trước, từ đó đề xuất công thức dự báo và được
kiểm chứng bằng nghiên cứu thực nghiệm là việc làm hết sức
cần thiết.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
a) Nghiên cứu tổng quan về khả năng chống chọc thủng của
sàn phẳng BTCT và sàn phẳng BT ứng lực trước.
b) Nghiên cứu khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng
BTCT bằng phương pháp số, khảo sát các tham số ảnh hưởng
đến khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bao gồm: hàm
lượng cốt thép, ứng suất nén trước trong bê tông, chiều dày sàn,
2
kích thước tiết diện cột.
c) Đề xuất công thức tính toán khả năng chống chọc thủng
của sàn phẳng BTCT và bê tông ứng lực trước.
d) Xây dựng mô hình thực nghiệm để kiểm chứng công thức
đề xuất tính khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng BTCT và
bê tông ứng lực trước.
3. ĐỐI TƯỢNG, CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu khả năng chống chọc
thủng của sàn phẳng BTCT và sàn phẳng bê tông có ứng lực
trước với cấp độ bền của bê tông không lớn hơn B60, không có
cốt thép ngang chịu cắt, không có lỗ mở, không xét đến ảnh
hưởng của mô men tại liên kết cột sàn, cột ở vị trí giữa có tiết
diện tròn hoặc tiết diện chữ nhật.
Cơ sở khoa học: Thông qua nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng
số và thực nghiệm để đánh giá khả năng chống chọc thủng của
sàn phẳng BTCT và bê tông ứng lực trước, đồng thời làm sáng tỏ
trạng thái ứng suất, biến dạng tại liên kết cột sàn.
Giải pháp sàn phẳng BTCT, bê tông ứng lực trước ngày càng
được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng ,
nghiên cứu và đề xuất công thức tính toán phù hợp với TCVN
5574-2018 là ý nghĩa thực tiễn của luận án. Công thức đề xuất có
xét ảnh hưởng của hàm lượng cốt thép và ứng suất nén trước
trong bê tông, tương quan giữa chiều cao cột và chiều cao làm
việc của sàn đến khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng
BTCT giúp thiết kế hợp lý hơn
Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu là nghiên
cứu lý thuyết, mô phỏng số kết hợp với thực nghiệm.
4. CÁC ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
a) Xây dựng mô hình số trong phần mềm ANSYS viết bằng
ngôn ngữ ADPL, từ đó có thể dễ dàng khảo sát được các tham số
quan trọng ảnh hưởng đến khả năng chống chọc thủng của sàn
3
bao gồm: ảnh hưởng của hàm lượng cốt thép, của ứng suất nén
trong bê tông do ứng lực trước, kích thước tiết diện cột và tương
quan giữa chiều cao tiết diện hình chữ nhật của cột.
b) Đề xuất công thức tính toán khả năng chống chọc thủng
của sàn phẳng BTCT phù hợp với TCVN 5574-2018
c) Đề xuất công thức tính toán khả năng chống chọc thủng
của sàn phẳng bê tông ứng lực trước phù hợp với TCVN 5574-
2018.
d) Xây dựng mô hình thực nghiệm về khả năng chống chọc
thủng của sàn phẳng BTCT và sàn phẳng bê tông ứng lực trước.
Các số liệu thí nghiệm thu không chỉ kiểm chứng công thức đề
xuất của luận án mà còn là số liệu tham khảo cho các nghiên cứu
tiếp theo về khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng BTCT và
bê tông ứng lực trước.
5. CẤU TRÚC LUẬN ÁN
Luận án gồm Phần mở đầu, 3 chương, Kết luận và kiến nghị,
Phần Phụ lục, Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến
Luận án và Tài liệu tham khảo.
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ VỀ KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC
THỦNG CỦA SÀN PHẲNG
1.1 KHÁI NIỆM VỀ KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG CỦA SÀN
PHẲNG
Phá hoại chọc thủng trong kết
cấu sàn phẳng là hiện tượng phá
hoại cục bộ do lực cắt theo 2
phương tại vị trí liên kết giữa cột
và sàn phẳng, vùng phá hoại có
dạng hình nón cụt xung quanh cột
(Hình 1.1).
Khả năng chống chọc thủng của
sàn phẳng BTCT phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như: Chất lượng bê
Hình 1. 1 Dạng phá hoại điển
hình tại liên kết cột sàn do chọc thủng