Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột

Chia sẻ: Codon_05 Codon_05 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

165
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột với mục đích nghiên cứu tính toán, lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột (sàn nấm).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THANH PHÚ LỰA CHỌN HỢP LÝ CHIỀU DÀY SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC CÓ MŨ CỘT Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.20 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2015
Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƢƠNG HOÀI CHÍNH Phản biện 1: GS.TS. PHAN QUANG MINH Phản biện 2: TS. PHẠM THANH TÙNG Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 10 tháng 01 năm 2015. * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Kết cấu bê tông ứng lực trước (sàn phẳng bê tông ứng lực trước) có những ưu điểm vượt trội như: khả năng vượt nhịp có thể lên đến trên 10m, giảm được giá thành xây dựng, giảm thời gian thi công, giảm chiều cao công trình do đó có thể nâng được số tầng… Tuy nhiên, khi công trình sử dụng nhịp lớn thì chiều dày sàn sẽ tăng lên, số lượng cáp cũng như lượng cốt thép cấu tạo cần phải bố trí nhiều để hạn chế độ võng và chống chọc thủng ngay tại đầu cột, đồng thời sẽ làm tăng khối lượng công trình xuống móng dẫn đến chi phí xây dựng tăng cao. Do đó cần phải nghiên cứu lựa chọn giải pháp sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột hợp lý để khắc phục những hạn chế này. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tính toán, lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột (sàn nấm). 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu it n n hi n c u: Sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột. hạm vi n hi n c u: Sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột sử dụng trong công trình dân dụng. + Các tiêu chuẩn hiện hành và các chỉ dẫn trong tính toán kết cấu sàn bê tông ứng lực trước. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp ví dụ tính toán b ng số để xác định giá trị hợp lý bề dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột.
2 5. Cấu trúc của luận văn Nội dung luận văn gồm 3 chương: Mở đầu Chương 1: Tổng quan về sàn bê tông ứng lực trước Chương 2: Các phương pháp tính toán sàn bê tông ứng lực trước Chương 3: Ví dụ tính toán Kết luận và kiến nghị
3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC 1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC TRÊN THẾ GIỚI 1.2. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC Ở VIỆT NAM 1.3. NHỮNG ƢU ĐIỂM CỦA SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC Cung cấp giải pháp cho không gian kết cấu nhịp lớn Giảm giá thành xây dựng Giảm thời gian thi công Giảm chiều cao của tầng, do đó có thể nâng được số tầng cho các cao ốc 1.4. ỨNG DỤNG SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC CÓ MŨ CỘT TRÊN Ứng dụng sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột trên thế giới Với lịch sử phát triển lâu đời, kết cấu ứng lực trước mà đặc biệt là kết cấu sàn ứng lực trước có mũ cột đã được thi công tại rất nhiều công trình trên toàn thế giới như: a) The Marriott Surf Club, Aruba
4 b) Chun c cao tầng Northpoint, Pattaya, ThaiLand Hình 1.7. Các công trình ng dụng sàn bê tông ng lực tr ớc có mũ cột trên thế giới Ứng dụng sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột ở Việt Nam Ở Việt Nam, tuy công nghệ ứng lực trước mới được áp dụng trong khoảng vài chục năm trở lại đây nhưng cũng đã có những công trình tầm cỡ đã sử dụng sàn ứng lực trước mà đặc biệt là sàn ứng lực trước có mũ cột. a) Trụ Sở Báo N ời Lao ộn 9 tần , TP HCM: tổn diện tích sàn: 10.000m , chiều dài v 2 t nhịp: 14m, chiều dày sàn: 250mm
5 b) Khu Th ơn Mại Và Biệt Thự The Head Quarters, TP HCM: tổng diện tích sàn: 27.000m2, chiều dài v t nhịp: 9m, chiều dày sàn: 200mm Hình 1.8. Các công trình ng dụng sàn bê tông ng lực tr ớc có mũ cột ở Việt Nam 1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Thông qua các nội dung nghiên cứu ở Chương 1, có thể thấy r ng bê tông ứng lực trước nói chung và sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột nói riêng đã được ứng dụng rộng rải trên toàn thế giới và ở Việt Nam. Sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột là giải pháp thích hợp cho kết cấu nhà cao tầng như chung cư, khách sạn hay các công trình nhịp lớn như hội trường, trung tâm thương mại… Chương 2 sẽ nghiên cứu về phương pháp thiết kế sàn phẳng bê tông ứng lực trước có mũ cột.
6 CHƢƠNG 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC 2.2. CÁC QUAN NIỆM PHÂN TÍCH KẾT CẤU BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC 2.2.1. Quan niệm thứ nhất 2.2.2. Quan niệm thứ hai 2.2.3. Quan niệm thứ ba 2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NỘI LỰC CỦA SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC 2.3.1. Phƣơng pháp trực tiếp 2.3.2. Phƣơng pháp khung tƣơng đƣơng 2.3.3. Phƣơng pháp phần tử hữu hạn 2.4. MÔ HÌNH CÁP ỨNG LỰC TRƢỚC 2.4.1. Quỹ đạo cáp ứng lực trƣớc và tải trọng cân bằng 2.4.2. Mô hình cáp ứng lực trƣớc trong phƣơng pháp PTHH 2.5. KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG CẮT CỦA SÀN Khả năng chịu cắt của bản xung quanh cột được coi là đảm bảo nếu giá trị ứng suất cắt tổng không vượt quá cường độ chịu cắt quy ước: Vu Vc Vp Vc p fc' 0.3 f pc (2.1) b0 d Trong đó: p là hệ số, lấy b ng giá trị nhỏ nhất từ hai giá trị 0.292 và
7 sd [( 1.5) /1.2] với s= 40 cho cột biên, 30 cho cột ngoài và 20 cho b0 cột góc f pc là giá trị trung bình của ứng suất nén hiệu quả của ƯLT gây ra theo hai phương, f pc theo mỗi phương không nhỏ hơn 0.9 MPa và không lớn hơn 3.5 MPa fc' lấy không hơn 35 MPa Vp là thành phần thẳng đứng của lực nén trước hiệu quả đi qua tiết diện cắt nguy hiểm. Trong trường hợp cáp ƯLT được bố trí đều trên suốt bề rộng sàn, đại lượng Vp thường được bỏ qua vì lý do an toàn b0 là chu vi của tiết diện tính toán quy ước là hệ số giảm độ bền chống cắt, 0.75 2.6. KIỂM TRA ĐỘ VÕNG SÀN Độ võng của sàn bao gồm độ võng ngắn hạn do tác dụng của tải trọng ngắn hạn và độ võng dài hạn do tác dụng của tải trọng dài hạn. 2.6.1. Độ võng ngắn hạn Độ võng tại giữa ô bản: cx my cy mx (2.2) 2.6.2. Độ võng dài hạn Độ võng do tải trọng dài hạn gây ra được tính toán b ng cách nhân độ võng ngắn hạn do tải trọng này gây ra với hệ số từ biến Cc. Cc (2.3) (1 50 ) Trong đó: là hệ số phụ thuộc vào thời gian tác dụng của tải trọng và được cho trong bảng 2.6 ρ là hàm lượng cốt thép chịu nén
8 2.6.3. Độ võng tổng cộng t e Cc e, sus (2.4) Trong đó: e là độ võng ngắn hạn do toàn bộ tải trọng dài hạn gây ra. Tải trọng dài hạn là các tải trọng: tĩnh tải, một phần hoạt tải và ứng lực trước. e , sus là độ võng ngắn hạn do tải trọng dài hạn gây ra 2.7. QUY TRÌNH TÍNH TOÁN SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƢỚC CÓ MŨ CỘT 2.8. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 Để tính toán nội lực của sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột có 3 phương pháp tính toán là phương pháp trực tiếp, phương pháp khung tương đương và phương pháp phần tử hữu hạn. Trong đó, với sự phát triển của khoa học máy tính thì phương pháp phần tử hữu hạn được ứng dụng rộng rãi và cho kết quả chính xác hơn cả. Phương pháp phần tử hữu hạn mô hình hóa được sự làm việc của kết cấu trong thực tế, đặc biệt là các kết cấu siêu tĩnh phức tạp. Thiết kế sàn theo phương pháp PTHH giúp cho người kỹ sư dễ dàng tính toán khả năng chịu cắt và độ võng của sàn hay sự thay đổi của các giá trị trên khi ta thay đổi các thông số đầu vào. Phương pháp PTHH kết hợp với phương pháp tính toán theo cân b ng tải trọng giúp cho việc thiết kế sàn trở nên đơn giản và đạt được kết quả tin cậy. Trong chương 3 sẽ trình bày ứng dụng phần mềm SAFE để tính toán lựa chọn hợp lý chiều dày sàn bê tông ứng lực trước có mũ cột.
9 CHƢƠNG 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN 3.1. CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN Cho hệ sàn ứng lực trước có mũ cột như hình vẽ: Các thông số chính: + Chiều cao tầng điển hình Hc = 3 m.Tải trọng tĩnh phụ thêm (tiêu chuẩn) do vách ngăn và trần: 3 kN/m2. Bê tông có cường độ: fc' 28 MPa. Cường độ bê tông ' ' khi buông cốt thép: f ci 0.75 f c 21 MPa. + Thép ứng lực trước: cáp đơn 7 sợi, đường kính danh nghĩa 15.2 mm với diện tích tiết diện 1.4 cm2. Giới hạn bền của thép: fpu = 1860 MPa, giới hạn chảy fpy = 1690 MPa. Mô đun đàn hồi của thép: Eps = 2.105 MPa. Chọn ứng suất căng trước: fpi = 0.7fpu = 1395 MPa. Thép thường có cường độ: fy = 400 MPa. 3.2. CÁC BƢỚC TÍNH TOÁN + Trƣờng hợp nhịp 8m: - Chọn chiều dày bản sàn, kích th ớc mũ cột: Sơ bộ chọn hb = 0.18m, tiết diện cột là 0.5mx0.5m.
10 Chọn kích thước mũ cột: Sơ bộ chọn 1mx1mx0.08m. - Xác định tải trọng: - Tổn hao ng suất: - Chọn hình dạng cáp: - Xác định cáp: - Tính toán độ võng sàn : Ta lấy giá trị tại vị trí ô sàn giữa các trục A-B và 3-4 để so sánh: Hình 3.3. ộ võng của sàn - Tính toán chịu cắt: + Vị trí cột biên: S1 x Ð1 g D A b2=c2+d c2=500 C B c1=500 d/2 b1=c1+d/2 CCD CAB Hình 3.9. Mặt cắt tới hạn của cột biên Ứng suất cắt do sàn gây ra được tính theo công thức:
11 Vu CAB M n 105.491 0.381x0.190 x170.263 Vn v 1321.21kN / m2 Ac IC 0.75x0.3985 0.75 x0.017 Ứng suất cho phép: Vc 0.292 21 0.3x0.434 1.468MPa = 1468kN/m2 > Vn = 1321.21 kN/m2 Do đó, sàn đảm bảo khả năng chịu lực cắt tại vị trí cột biên. + Vị trí cột giữa: S1 Ð1 D A b2=c2+d C Bc2=500 d/2 c1=500 d/2 b1=c1+d CCD CAB Hình 3.11. Mặt cắt tới hạn của cột giữa Lực cắt: Vu = 191.451 kN. Mô men: M = 265.368 kN. Ứng suất cắt do sàn gây ra được tính theo công thức: Vu CAB M n 191.451 0.4 x0.354 x265.368 Vn v 1429.92kN / m2 Ac IC 0.75x0.5891 0.75x0.0503 Ứng suất cho phép: → Vc 0.292x 21 0.3x0.868 1.599MPa = 1599kN/m2 > Vn = 1429.92 kN/m2 Do đó, sàn đảm bảo khả năng chịu lực cắt tại vị trí cột giữa. Tương tự trên, ta thay đổi diện tích của mũ cột, giữ nguyên chiều dày của sàn và mũ cột và được bảng sau: Trƣờng hợp nhịp 8m:
12 Bản 3.2. Tổn h p kết quả đ i với chiều dày sàn 0.18m Chiều dày sàn (m) 0.18 0.18 0.18 Chiều dày bản mũ cột (m) 0.08 0.08 0.08 Diện tích mũ cột (mxm) 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 Tải trọng cân bằng 0.7TLBT 0.75TLBT 0.8TLBT Số cáp (sợi) + Dải CX1, CX4 5 5 5 5 5 5 6 5 5 + Dải CX2, CX3 9 9 9 10 10 10 10 11 10 + Dải CY1, CY4 4 4 4 5 5 4 5 5 5 + Dải CY2, CY3 8 8 8 8 8 8 9 9 9 2 Lực cắt (kN/m ) 1321.21/1 1024.41/1 911.66/14 1216.14/1 982.50/15 909.63/14 1112.10/1 968.84/15 871.41/15 +Vị trí cột biên 468 468 68 501 01 68 501 01 01 α1 0.900 0.698 0.621 0.810 0.655 0.620 0.741 0.645 0.581 1429.92/1 1349.74/1 1217.61/1 1425.34/1 1340.77/1 1213.44/1 1391.62/1 1307.93/1 1189.45/1 +Vị trí cột giữa 599 599 599 599 599 599 631 631 631 β1 0.894 0.844 0.761 0.891 0.839 0.759 0.853 0.802 0.729 Độ võng lớn nhất/Độ võng tiêu 15.182/16 14.231/16 13.512/16 14.930/16 14.009/16 13.443/16 14.740/16 13.886/16 13.235/16 chuẩn (mm) .667 .667 .667 .667 .667 .667 .667 .667 .667
13 Bản 3.3. Tổn h p kết quả đ i với chiều dày sàn 0.2m Chiều dày sàn (m) 0.2 0.2 0.2 Chiều dày bản mũ cột (m) 0.08 0.08 0.08 Diện tích mũ cột (mxm) 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 Tải trọng cân bằng 0.7TLBT 0.75TLBT 0.8TLBT Số cáp (sợi) + Dải CX1, CX4 5 5 4 5 5 5 5 5 5 + Dải CX2, CX3 8 8 8 9 9 9 10 10 9 + Dải CY1, CY4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 + Dải CY2, CY3 7 7 7 8 8 8 8 8 8 2 Lực cắt (kN/m ) 1060.80/1 926.04/14 832.23/14 1056.51/1 919.81/1 820.04/14 1025.44/1 865.37/14 775.52/14 +Vị trí cột biên 455 55 55 455 455 55 485 85 85 α2 0.729 0.636 0.572 0.726 0.632 0.564 0.691 0.583 0.522 1346.15/1 1272.55/1 1152.44/1 1333.71/1 1242.05/ 1118.31/1 1327.03/1 1232.19/1 1110.79/1 +Vị trí cột giữa 543 543 543 572 1572 572 572 572 572 β2 0.872 0.825 0.747 0.848 0.790 0.711 0.844 0.784 0.707 Độ võng lớn nhất/Độ võng tiêu 12.256/16 11.600/16. 11.249/16. 12.131/16. 11.481/1 11.006/16 11.924/16. 11.272/16 10.875/16. chuẩn (mm) .667 667 667 667 6.667 .667 667 .667 667
14 Từ kết quả số liệu bảng 3.2 và 3.3, ta vẽ được biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của mũ cột đối với chiều dày sàn: Hình 3.12. Quan hệ giữa diện tích bản mũ cột và độ võng
15 Hình 3.13. Quan hệ iữa diện tích bản mũ cột và lực cắt (cột bi n)
16 Hình 3.14. Quan hệ giữa diện tích bản mũ cột và lực cắt (cột giữa)
17 Trƣờng hợp nhịp 9m: Bản 3.4. Tổn h p kết quả đ i với chiều dày sàn 0.2m Chiều dày sàn (m) 0.2 0.2 0.2 Chiều dày bản mũ cột (m) 0.08 0.08 0.08 Diện tích mũ cột (mxm) 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 Tải trọng cân bằng 0.7TLBT 0.75TLBT 0.8TLBT Số cáp (sợi) + Dải CX1, CX4 6 6 6 7 7 7 7 7 7 + Dải CX2, CX3 12 12 12 13 13 13 14 14 13 + Dải CY1, CY4 6 6 5 6 6 6 6 6 6 + Dải CY2, CY3 11 11 10 11 11 11 12 12 12 2 Lực cắt (kN/m ) 1516.10/1 1312.15/1 1230.30/1 1509.72/1 1301.56/1 1182.91/1 1503.58/1 1285.28/1 1169.21/1 +Vị trí cột biên 494 494 468 494 494 494 494 494 494 α3 1.015 0.878 0.838 1.011 0.871 0.792 1.006 0.860 0.783 1916.33/1 1832.63/1 1695.89/1 1905.66/1 1820.57/1 1662.01/1 1890.86/1 1781.12/1 1626.22/1 +Vị trí cột giữa 625 625 599 625 625 625 651 651 651 β3 1.179 1.128 1.061 1.173 1.120 1.023 1.145 1.079 0.985 Độ võng lớn nhất/Độ võng tiêu 19.969/18 18.887/18 18.372/18 19.770/18 18.663/18 17.935/18 19.583/18 18.509/18 17.849/18 chuẩn (mm) .750 .750 .750 .750 .750 .750 .750 .750 .750
18 Bản 3.5. Tổn h p kết quả đ i với chiều dày sàn 0.22m Chiều dày sàn (m) 0.22 0.22 0.22 Chiều dày bản mũ cột (m) 0.08 0.08 0.08 Diện tích mũ cột (mxm) 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 1x1 1.3x1.3 1.6x1.6 Tải trọng cân bằng 0.7TLBT 0.75TLBT 0.8TLBT Số cáp (sợi) + Dải CX1, CX4 6 6 6 6 6 6 7 7 7 + Dải CX2, CX3 11 11 11 12 12 12 13 13 13 + Dải CY1, CY4 5 5 5 6 6 6 6 6 6 + Dải CY2, CY3 10 10 10 11 11 11 12 12 11 2 Lực cắt (kN/m ) 1434.47/1 1228.45/1 1109.52/1 1380.12/1 1180.14/1 1062.61/1 1370.58/1 1161.82/1 1057.72/1 +Vị trí cột biên 456 456 456 480 480 480 480 480 480 α4 0.985 0.844 0.762 0.933 0.797 0.718 0.926 0.785 0.715 1845.36/1 1723.48/1 1569.40/1 1788.30/1 1683.94/1 1533.98/1 1776.00/1 1647.03/1 1527.26/1 +Vị trí cột giữa 575 575 575 599 599 599 622 622 599 β4 1.172 1.094 0.996 1.118 1.053 0.959 1.095 1.015 0.955 Độ võng lớn nhất/Độ võng tiêu 16.678/18 15.895/18 15.394/18 16.396/18 15.610/18 15.113/18 16.096/18 15.324/18 14.917/18 chuẩn (mm) .750 .750 .750 .750 .750 .750 .750 .750 .750