tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học bê tông cường độ siêu cao và ứng dụng trong kết cấu cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI


NGUYỄN LỘC KHA

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CƠ HỌC
BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO VÀ ỨNG DỤNG
TRONG KẾT CẤU CẦU

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM
MÃ SỐ: 62.58.25.01


TÓM TẮC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS-TS. Phạm Duy Hữu
2. PGS-TS. Nguyễn Ngọc Long




HÀ NỘI - 2013

2
MỞ ĐẦU
Bê tông cường độ siêu sao là một loại vật liệu mới, được nghiên cứu
và ứng dụng thử nghiệm ở các nước tiên tiến trên thế giới trong vài thập kỷ
gần đây. Đặc tính của loại bê tông này là có cường độ chịu nén rất cao có thể

lên đến từ 100 -:- >200MPa, khả năng chịu kéo khi uốn lên đến 40MPa, khả
năng chịu cắt tăng cao, khả năng chịu tác động va chạm, chịu tải trọng lặp rất
lớn và đặc biệt là có độ bền và sự ổn định lâu dài. Hiện nay trên thế giới đang
từng bước ứng dụng thử nghiệm trong nhiều công trình cầu, nhà cao tầng, các
công trình đặc biệt khác nhằm nâng cao khả năng chịu lực và độ bền của kết
cấu công trình.
Ở Việt Nam, đang phát triển cơ sở hạ tầng, nhiều công trình cầu,
đường hiện đại đang được xây dựng, nên việc nghiên cứu phát triển một loại
vật liệu bê tông mới có cường độ siêu cao để tăng khả năng chịu lực, độ bền
của công trình là vấn đề cần thiết.
Chúng ta có thể nghĩ đến khả năng nghiên cứu chế tạo và ứng dụng
bê tông cường độ siêu cao từ các vật liệu ở Việt Nam để có thể áp dụng thay
thế cho một số dạng kết cấu cầu, đường bộ hiện nay và từng bước nghiên cứu
ứng dụng bê tông cường độ siêu cao này trong thiết kế một số các kết cấu của
công trình cầu, đường, các nhà cao tầng, các công trình đặc biệt khác.
Đó chính là lý do Nghiên cứu sinh chọn đề tài để nghiên cứu.
Tên đề tài “Nghiên cứu thành phần, tính chất cơ học của bê tông cường độ
siêu cao và ứng dụng trong kết cấu cầu”.
Mục đích nghiên cứu:
Hướng lý thuyết: Lý thuyết thành phần hạt đạt độ chặt tối ưu đã được Larard
trình bày. Các hướng dẫn tính toán thành phần theo cấp phối tối ưu của Fuller
năm 1997. Các nghiên cứu thực nghiệm định lượng được thực hiện bỡi
SETRA/AFGC năm 2002; phương pháp thiết kế theo DIN; phương pháp thiết
kế theo ACI-544… Các lý thuyết này nghiên cứu sinh sử dụng trong nghiên
cứu của mình
Hướng thực nghiệm: Định lượng lại thông qua thực nghiệm và từ thực
nghiệm xác định lại các hệ số của các công thức. Đây cũng là một hướng
được một số nước như Hàn Quốc, Mỹ thực hiện. Hướng và mục đích của
nghiên cứu sinh thực hiện; tức là tiến hành theo hướng định lượng lại mô
hình vật liệu từ các điều kiện vật liệu ở Việt Nam thông qua các thí nghiệm

và cũng từ các thí nghiệm xác định lại công thức tính cường độ chịu kéo khi
uốn nhằm tạo ra các thông số phục vụ tính toán kết cấu.
Đối tượng nghiên cứu: Từ vật liệu trong nước, nghiên cứu thực nghiệm xác
định mô hình vật liệu và chế tạo ra bê tông cường độ siêu cao có cường độ
120 -:- 140MPa và ứng dụng trong kết cấu cầu.

3
Phạm vi nghiên cứu: Định lượng lại mô hình vật liệu thông qua thí nghiệm,
Phân tích thực nghiệm ứng xử uốn của dầm để tìm công thức 
t
, phân tích
ứng xử uốn dầm cầu để xác định chiều cao mới của dầm cầu. Nghiên cứu
sinh chỉ nghiên cứu dầm cầu dưới tác dụng của tải trọng tỉnh, các tải trọng
động, tải trọng lặp chưa đề cập trong luận án này.
Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài:
- Về lý thuyết: Nghiên cứu ứng dụng các lý thuyết tính toán về độ đặc tối ưu
để thiết kế cấp phối bê tông cường độ siêu cao. Phân tích ứng xử uốn của
dầm và dầm cầu để tìm ra công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn 
t
và
chiều cao dầm cầu.
- Về thực nghiệm: Tìm kiếm vật liệu, chế tạo ra cấp phối vật liệu bê tông
cường độ siêu cao từ 120 -140MPa với vật liệu trong nước. Từ thực nghiệm
nêu lên các đặc trưng cơ học của bê tông cường độ siêu và đề xuất công thức
tính cường độ chịu kéo khi uốn 
t
; phân tích ứng xử uốn của dầm cầu và đề
xuất chiều cao dầm cầu
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BÊ
TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1.Các công trình nghiên cứu liên quan mật thiết đến đề tài luận án đã
được công bố trên thế giới
Bê tông cường độ siêu cao là một loại vật liệu mới được nghiên cứu
và phát triển trên thế giới từ năm 1990. Các ứng xử cơ học, các công thức về
tính toán cũng như các hướng dẫn thiết kế và kỹ thuật xây dựng đã được công
bố ở Pháp, Mỹ và Đức. Một số ứng dụng đầu tiên ở Cananda, Châu Âu, Châu
Á và ở Mỹ đã chứng minh những lợi ích của loại vật liệu mới này về chi phí,
tính bền vững và nhiều tính năng ưu việt khác.
Với những ưu điểm vượt trội của bê tông này, cho phép chúng ta có
những suy nghĩ về việc nghiên cứu bê tông cường độ siêu cao từ các vật liệu
thành phần trong nước, trên cơ sở tham khảo những kết quả nghiên cứu của
các nước trên thế giới, sẽ mở ra một hướng đi mới trong ngành vật liệu xây
dựng và kết cấu công trình
1.2. Các nghiên cứu về bê tông cường độ siêu cao ở Hoa Kỳ, ở Châu Âu
và Châu Á
Các lý thuyết mới về thành phần hạt theo độ đặc tối ưu đã được
Larrard trình bày
Các lý thuyết về cấp phối hạt tối ưu đã được Schmidt và Fuller trình
bày. Các hướng dẫn thiết kế đã được SETRA / AFGC công bố
Các hướng dẫn thiết kế và công nghệ chế tạo đã được nghiên cứu và
khuyến cáo bởi RILEM, DIN;
Các thí nghiệm về định lượng lại mô hình vật liệu đã được FHWA
(Hoa Kỳ) và Hàn Quốc thực hiện.

4
Các hình ảnh từ 1.1 -:-1.6 gi
ớ
dụng trong quân sự điển hình

Hình 1.1: So sánh về trọng lượng và chiề
u cao c
bê tông truy
Hình 1.2: Các cầu sử dụng bê tông cườ
ng đ
M
Hình 1.3:Cầu người đi bộ ở Seoul Hàn
Quốc năm 2002
Hình 1.5: Cầu Bourg –lès – Valence,
France năm 2004

4
ớ
i thiệu các kết cấu cầu, nhà và các ứng


u cao c
ủa dầm bê tông cường độ siêu cao và
bê tông truy
ền thống
ng đ
ộ siêu cao mặt cắt dầm chữ T và chữ  ở
M
ỹ
Hình 1.4: Mái nhà cửa sổ Millau năm
2004


Hình 1.6: Thử nghiệm khả năng chịu
công phá sử dụng trong quân sự Iran

5
1.3.Các công trình nghiên cứu liên quan mật thiết đến đề tài luận án đã
được công bố ở Việt Nam
Ở Việt Nam: bê tông cường độ siêu cao là một đề tài còn khá mới.
Đến năm 2008 mới được một số nhà khoa học ở các trường ĐH Giao thông
Vận tải; ĐH Xây dựng; ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh… bắt đầu nghiên
cứu về bê tông này. Các nghiên cứu nêu trên được xem là những nghiên cứu
ban đầu về bê tông siêu cường độ ở Việt Nam.
Như vậy bê tông cường độ siêu cao đối với Thế giới và Việt Nam
vẫn còn mang tính thời sự rất lớn, cần thiết có nhiều nghiên cứu để chế tạo ra
bê tông này từ vật liệu trong nước góp phần bổ sung hoàn thiện hệ thống lý
luận, tính toán và từng bước đưa vào ứng dụng thử nghiệm cho một số công
trình xây dựng.
1.4.Mục tiêu của đề tài
Từ vật liệu trong nước, theo các hướng dẫn của thế giới; nghiên cứu
chế tạo ra bê tông cường độ siêu cao từ 120 -:- 140MPa. Nghiên cứu thực
nghiệm uốn của dầm bê tông cốt thép sử dụng bê tông cường độ siêu cao để
xác định hệ số K trong công thức tính cường độ chịu kéo khi uốn. Phân tích
ứng xử uốn của dầm cầu sử dụng bê tông cường độ siêu cao từ đó đề xuất
chiều cao của dầm cầu.
1.5.Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lựa chọn vật liệu, thiết kế thành phần, thí nghiệm các
tính chất cơ học của bê tông cường độ siêu cao từ 120 – 140MPa. Phân tích
uốn kết cấu dầm, dầm cầu và từ đó định hướng sử dụng trong kết cấu. Sử
dụng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm để xác định về thành phần, các
tính năng cơ học của bê tông cường độ siêu cao và công thức tính cường độ
chịu kéo khi uốn và chiều cao dầm cầu.

Chương 2: VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ THIẾT KẾ THÀNH PHẦN

BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO
2.1 Vật liệu chế tạo:
2.1.1/ Xi măng, phụ gia siêu dẻo và muội Silic
Nghiên cứu sinh sử dụng xi măng PC40-Bút Sơn loại I phù hợp với
quốc tế và thực tế xi măng ở Việt nam
Luận án sử dụng phụ gia Policacbol silat của hãng Sika Việt Nam với
kí hiệu 3000-20 các tính năng phù hợp tiêu chuẩn ASTM C494 loại C
Luận án sử dụng muội Silic do Sika Việt Nam bán trên thị trường
cũng có tính năng đảm bảo các tiêu chuẩn ASTM 1230-95a, hình 2.1

6
Hình 2.1
: Mu
2.1.2/ Cốt liệu lớn và bột quarzt
Cốt liệu lớn: Sử dụ
ng cát quar
Thanh Sơn-Phú Thọ theo các
tiêu chu
sinh đã khai thác chế tạo cát Quartz
(là v
phối bê tông) đường kính lớn nhấ
t là 0,6 mm
2.1 và hình 2.2
Bảng 2.1: Thành ph
ần cấp phối hạt của cát
Cỡ sàng (mm)
Lư
0,63
0,315
0,14

0,075
Bột Quartz được nghiền nhỏ từ
đá Q
kính khoảng 27,9m như hình 2.3.

Hình 2.2: Cát Quartz
2.1.3/ Sợi thép
Sử dụng sợi thép củ
a hãng BeKeart
OL13-20 có đườ
ng kính D = 0,2 mm chi
2.000 MPa, với hàm lượng là 2% theo
th
Hình 2.
4
Như vậy các vật liệu chính đư
ợ
độ siêu cao và các thí nghiệ
m sau này
và bột Quartz được chế tạo từ
đá Quartz khai t
6

: Mu
ội silic
ng cát quar
zt được nghiền ra từ đá quarzt tại mỏ
tiêu chu
ẩn hướng dẫn của quốc tế. Nghiên cứu
(là v

ật chất dạng hạt lớn nhất trong cấp
t là 0,6 mm
, thành phần cấp phối như bảng
ần cấp phối hạt của cát
Quarzt
Lư
ợng lọt trên sàng i, A%
100
67,1
41,6
13,9
đá Q
uartz Thanh Sơn-Phú Thọ với đường

Hình 2.3: Bột Quartz
a hãng BeKeart
Đức, sợi thép loại Dramix kí hiệu là
ng kính D = 0,2 mm chi
ều dài L = 13 mm. Giới hạn chảy là
th
ể tích, như ở hình 2.4

4
: Sợi thép
ợ
c sử dụng trong bê tông bê tông cường
m sau này
là Xi măng PC 40 Bút Sơn. Cát Quartz
đá Quartz khai t
hác từ mỏ đá Thanh Sơn –Phú

7
Thọ, muội Silic và phụ gia siêu dẻo c
ủ
được nhập từ Thượng Hải Trung Quố
c. Đánh giá v
cho thấy rằng có đủ nguồn vật liệ
u có s
chuẩn quốc tế để chế tạo bê tông cườ
ng đ
2.2/ Chế tạo bê tông cường độ
siêu cao
2.2.1/ Mở đầu
Trong luận án, lý thuyết tố
i ưu hóa đ
được sử dụng nghiên cứu tính toán
chính, lý thuy
tối ưu Fuller sẽ được xem xét đối chiế
u
2.2.2/ Tính toán lựa chọn hỗn hợ
p bê tông
Từ lý thuyết tối ưu hóa đ
ộ đặc của Mooney
Thomson, Larard nghiên cứu sinh đ
ã ti
3 công thức bê tông được kí hiệu nh
ư sau: C1, C2, C3
Bảng 2.2: Công thức thi
ết kế
Thành phần

Xi măng Bút sơn PC40, kg/m
Muội silic (25%X), kg/m
3

Cát Quartz Q1, kg/m
3

Bột Quartz Q2, kg/m
3

Sợi thép, kg/m
3

Chất siêu dẻo, kg
Nước, lít
Tỷ lệ N/X
Biểu đồ phân bố thành ph
ần hạt với cỡ hạt lớn nhất l
nhỏ nhất là 0,00001mm theo hình 2.5.

Hình 2.5: Biểu đồ th
ành ph
2.2.3/ Kiểm tra cấp phối
Căn cứ vào các công thức b
ê tông
tông và đối chiếu với đư
ờng cấp phối tối
7
ủ
a hãng Sika Việt Nam, sợi thép Dramix

c. Đánh giá v
ề nguồn cung cấp vật liệu
u có s
ẵn ở Việt Nam phù hợp với các tiêu
ng đ
ộ siêu cao.
siêu cao
theo lý thuyết tối ưu về độ đặc
i ưu hóa đ
ộ đặc của Mooney và Larrad
chính, lý thuy
ết về đường cong cấp phối
u
.
p bê tông

ộ đặc của Mooney
, theo các hướng dẫn của
ã ti
ến hành tính toán và đã thiết lập được
ư sau: C1, C2, C3
như ở bảng 2.2
ết kế
bê tông cường độ siêu cao
C1 C2 C3
Xi măng Bút sơn PC40, kg/m
3
800 850 900

195,5 195,5 207

900 935 977
280 150 120
160 170 160
16 17 18
160 170 170
0,20 0,20 0,20
ần hạt với cỡ hạt lớn nhất l
à 0,6mm, cỡ hạt


ành ph
ần hạt của các cốt liệu
ê tông
, lập nên đường cấp phối của bê
ờng cấp phối tối
ưu của Fuller theo biểu đồ hình 2.6

8

Hình 2.6: Cấp phối của bê tông cường độ siêu cao đối chiếu với cấp phối Fuller
Kết quả kiểm tra đối chiếu cấp phối thiết kế C1, C2, C3 cho thấy
rằng các cấp phối được thiết kế rất sát với cấp phối theo công thức của Fuller.
Nghiên cứu ở chương 2 đã đạt được kết quả sau
- Đã khai thác và chế tạo cát và bột quartz theo tiêu chuẩn.
- Đã lựa chọn được các loại xi măng, muội Silic, sợi thép phù hợp với
bê tông cường độ siêu cao
- Sử dụng mô hình tối ưu hoá độ đặc đã thiết kế được thành phần bê
tông C1, C2, C3.
- Kiểm tra thành phần cấp phối hạt phù hợp với các nghiên cứu của
Pháp và lý thuyết cấp phối tối ưu của Fuller.

Chương 3: THÍ NGHIỆM CƯỜNG ĐỘ NÉN, UỐN VÀ MÔ ĐUN ĐÀN
HỒI CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO
3.1/ Mở đầu
Trong chương này, Nghiên cứu sinh trình bày thí nghiệm cường độ
chịu nén, cường độ chịu kéo đặc trưng và mô đun đàn hồi của bê tông cường
độ siêu cao.
3.1.1/ Cường độ chịu nén
Cường độ chịu nén được xác định với bê tông ở 3, 7, 28 ngày tuổi.
Theo thì các mẫu hình trụ có kích thước d=10cm, h =20cm để xác định
cường độ chịu nén. Mẫu được bảo dưỡng trong điều kiện bình thường.
3.1.2/ Ứng xử kéo khi uốn
Ứng xử kéo khi uốn của vật liệu được đặc trưng bằng 3 giá trị thí
nghiệm như sau:
- Cường độ kéo khi uốn đàn hồi của bê tông cường độ siêu cao (f
tj
). Giá trị
này ứng với phần biến dạng đàn hồi ở thời điểm xuất hiện vết nứt đầu tiên
với biến dạng tương đối là 1‰. Trị số độ mở rộng vết nứt là 0,05mm, độ
võng trong phạm vi 1mm.
- Cường độ chịu kéo uốn lớn nhất (ứng với mômen uốn lớn nhất) thông
thường ứng với biến dạng là 3‰.
- Cường độ chịu kéo khi uốn ở thời điểm biến dạng tối đa ứng với độ võng
của dầm thí nghiệm là 10mm, thí nghiệm cường độ kéo uốn được thực hiện
theo Tiêu chuẩn của Châu Âu (RILEM).

9
3.1.3/ Quy trình thí nghiệm uốn mẫ
u tr
Hai loại thí nghiệm được đề xuấ

t trên th
Kiểu 1: Thí nghiệm uốn 4 điể
m trên m
suy ra cường độ chịu kéo sau khi điề
u ch
Kiểu 2: Thí nghiệm uốn 3 điể
m trên m
pháp phân tích ngược theo hướng dẫ
n c
Nghiên cứu sinh chọ
n phương pháp thí nghi
theo hướng dẫn củ
a Châu Âu (hình 3.1)
3.1.4/ Kích thước mẫu
(theo tiêu chu
Các mẫu hình lăng trụ mặt c
a=15cm. Mẫu thử có kích thướ
c: 15*15*60
a. Thiết bị thí nghiệm
Trong thí nghiệm uốn 4 điểm

bị đo cần được cố định trên m
ẫu bằng một bộ phận đặc biệt để đo độ v
thực của mẫu khi thí nghiệm (hình 3
.1).
Hình 3.1: Mô hình t
hí nghi
b. Thu thập kết quả
Các số liệu trong khi thí nghi
ệm cần đ

Các số liệu cần thu thập là:
+ Độ võng
+ Lực
+ Biểu đồ tải trọng – độ võng

c. Tính toán độ mở rộng vết nứt, bi
ến dạng…
Biết độ võng f
0
ứng v
ới đoạn cuối của v
nứt (w) được đánh giá qua quan hệ đ
ộ v
AFGC):
3.2/ Chế tạo các mẫu thí nghiệm
3.3/ Các kết quả thí nghiệm:
+ Kết quả thử nghiệm độ
ch
3.1; 3.2 ; 3.3 và các hình 3.2 ; 3.3
9
u tr
ụ và phân tích
t trên th
ế giới.
m trên m
ẫu lăng trụ không có khấc cho phép
u ch
ỉnh một số quan hệ hiệu ứng tỉ lệ.
m trên m
ẫu lăng trụ có khấc, áp dụng phương

n c
ủa RILEM.
n phương pháp thí nghi
ệm uốn bốn điểm trên mẫu dầm
a Châu Âu (hình 3.1)

(theo tiêu chu
ẩn Châu Âu)
ắt vuông cạnh a và chiều dài 4*a, với
c: 15*15*60
(cm)

theo các hướng dẫn của Châu Âu, thiết
ẫu bằng một bộ phận đặc biệt để đo độ v
õng
.1).


hí nghi
ệm uốn 4 điểm


ệm cần đ
ược thực hiện với tần số 5 Hz.

ến dạng…

ới đoạn cuối của v
ùng đàn hồi, độ mở rộng vết
ộ v

õng theo hướng dẫn của (SETRA –
ch
ảy lan, cường độ chịu nén theo bảng

10
Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm độ chảy lan
Ký hiệu mẫu thử C1 C2 C3
Độ sụt của bê
tông (cm)
24,00 29,00 27,00
Độ chảy lan (cm) 45,00 64,00 50,50
Ngày đúc mẫu 29/3/2011 1/4/2011 6/4/2011


Hình 3.2: Mẻ trộn thử

Hình 3.3: Thí nghiệm độ chảy lan
Bảng 3.2: Kết quả cường độ chịu nén
Stt

Ký
hiệu
mẫu

Ngày
đúc
Cường độ chịu nén (MPa)
R3 TB3 S3 R7 TB7 S7 R 28 TB28 S28
C1

C11

29/3 65,89

69,77

3,32

109,89

106,59


5,33

134,70

127,59


5,22

C12

29/3 66,53

100,63

122,63

C13

29/3 71,72

101,23

126,90

C14

29/3 74,65

111,76

132,63

C15

29/3 72,48

102,36

119,79

C16

29/3 67,36

113,69

128,90

C2

C21

1/4 68,55

72,65

3,69

111,47

112,46


5,28

121,36

130,01


5,73

C22

1/4 67,89

106,34

128,63

C23

1/4 71,66

115,19

137,24

C24

1/4 75,12

120,69

133,68

C25

1/4 78,34

115,31

124,36

C26

1/4 74,35

105,73

134,80

C3

C31

6/4 82,42

84,75

5,07

115,51

113,06


5,57

142,56

139,21


6,21

C32

6/4 80,23

112,36

132,21

C33

6/4 77,64

105,61

129,38

C34

6/4 86,62

122,38

144,77


11
C35

6/4 91,65

107,34

145,61

C36

6/4 89,92

115,18

140,74

R
i
: Cường độ nén ngày thứ i
TB
i
: Cường độ nén trung bình ngày thứ i
S
i
: Độ lệch chuẩn theo cường độ nén ngày thứ i
Bảng 3.3: Cường độ trung bình của các nhóm mẫu
Nhóm
Cường độ trung bình
(MPa)
Độ lệch chuẩn
(S)
Biến dạng tương đối
(‰)
C1 127,59 5,22 4,02

C2 130,01 5,73 3,55
C3 139,21 5,21 3,75
Từ kết quả thử cường độ nén của ba cấp phối C1, C2, C3 xây dựng được
các biểu đồ thể hiện các quan hệ (cường độ – thời gian); (cường độ - tỉ lệ
nước/chất kết dính) theo hình 3.4 ; 3.5:

Hình 3.4: Quan hệ giữa cường độ chịu
nén theo thời gian


Hình 3.5: Quan hệ giữa cường độ chịu
nén với tỷ lệ N/CKD của C3
+Kết quả thử nghiệm cường độ chịu kéo - uốn
Thí nghiệm uốn 4 điểm được thực hiện tại trường Đại Học Giao
thông Vận tải. Trình tự thí nghiệm uốn tuân thủ theo hướng dẫn của RILEM,
hình 3.6.

Hình 3.6: Thí nghiệm uốn và dạng phá hoại mẫu
Kết quả thí nghiệm được trình bày ở trong bảng 3.4, hình 3.7
Bảng 3.4: Quan hệ giữa tải trọng và độ võng
Độ võng


(mm)
Tải trọng P (kN)
P
M1
P
M2
P

M3
P
M4
P
M5
P
M6

0
20
40
60
80
100
120
140
160
3 7 28
Ngày
MPa
C1
C2
C3
0
50
100
150
0.196 0.205 0.223
N/CKD
MPa

3
7
28

12
0,00 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
0,20 75,470
70,637 112,226 80,176 73,181 97,091
0,22 80,303
78,777 118,204 94,421 76,361 101,161
0,25 83,865
82,974 126,598 107,775 80,558 106,884
0,30 94,039
100,653 142,750 148,219 90,351 119,475
0,40 107,520

119,094 162,209 207,995 106,249 126,343
0,50 112,862

122,910 179,124 227,199 118,077 128,251
0,70 115,152

123,673 205,196 247,930 126,216 132,066
1,00 119,094

123,673 210,284 291,554 126,343 132,066
2,00 89,969
79,413 159,792 219,000 90,732 78,014
3,00 66,949
57,029 103,959 143,667 73,181 59,446

5,00 29,939
32,864 57,029 106,000 51,051 29,558
10,00 12,134
11,116 8,191 42,420 22,817 9,336

Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng
Quan hệ giữa cường độ và độ mở rộng vết nứt, biến dạng… trong
trường hợp uốn 4 điểm được tính theo hướng dẫn của SETRA/AFGC, kết quả
ở bảng 3.5
Bảng 3.5: Quan hệ giữa cường độ và biến dạng của bê tông cường độ siêu cao
Mẫu
Độ
võng
(mm)

Độ mở rộng vết
nứt W (mm)
Biến
dạ
ng
(
o
/
oo
)
Tải
trọng
P(kN)
Cường độ
chịu kéo

khi uốn
Ru (MPa)
Cường độ
đặc trưng
0,7265xRu
(MPa)
C1
0,092

0,05 0,2 73,47 9,80 7,12
0,2 0,18 2 79,50 10,60 7,70
0,3 0,30 3 122,68

16,36 11,88
0,9 1,02 10 97,74 13,03 9,47
2,12 2,48 25 84,17 11,22 8,15
2,55 3,00 32 0,00 0,00 0,00

13
C2
0,092

0,05
0
0,2 0,18
2
0,3 0,30
3
0,9 1,02
10

2,12 2,48
25
2,55 3,00
32
0,092

0,05
0
C3
0,2 0,18
2
0,3 0,30
3
0,9 1,02
10
2,12 2,48
25
+ Mô hình ứng suất biến dạ
ng
Xây d
ựng biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng theo
Âu (SETRA/AFGC) cho nhóm m
ẫu C3
hình 3.8.
Hình 3.8: Biểu đồ quan hệ giữa ứng su
ấ
cao nhóm mẫu C3 lập theo
hư
+Thử nghiệm Mô đun
đàn h

- Thí nghiệm mô đun đàn hồi tĩnh v
à h
cao theo tiêu chuẩn ASTM mẫ
u kích thư
nghiệm là máy nén đến 150 tấ
n (1500
Hình 3.9
: Thí nghi
13
0
,2 85,05 11,34 8,24
2
88,51 11,80 8,57
3
129,20

17,23 12,52
10
110,42

14,72 10,70
25
84,23 11,23 8,16
32
0,00 0,00 0,00
0
,2 90,47 12,06 8,76
2
126,26

16,83 12,23
3
251,19

33,49 24,33
10
210,67

28,09 20,41
25
159,74

21,30 15,47
ng

ựng biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng theo
hướng dẫn Châu
ẫu C3
làm cơ sở cho việc phân tích kết cấu,

ấ
t - biến dạng của bê tông cường độ siêu
hư
ớng dẫn của SETRA/AFGC
đàn h
ồi
à h
ệ số Poisson của bê tông cường độ siêu
u kích thư
ớc D=15cm, h=30. Thiết bị thí

n (1500
kN), theo hình 3.9

: Thí nghi
ệm mô đun đàn hồi

14
Kết quả trung bình thí nghiệm được trình bày trong bảng 3.6
Bảng 3.6: Kết quả thí nghiệm mô đun đàn hồi
Nhóm mẫu thử C1 C2 C3
Cường độ nén (MPa) 127,59 130,01 139,21
E (Mpa) 46500 47200 49300
E= 9200 x f
1/3
cj
46085 46449 47565
Sai số
1,009 1,016 1,038
+Bình luận kết quả
Căn cứ vào kết quả thí nghiệm thì thấy rằng : E= 9200 x f
1/3
cj

Hệ số K
0
=9200, nằm trong khoảng hướng dẫn của các tiêu chuẩn Châu Âu
+Kết luận về khả năng chịu nén, kéo khi uốn và mô đun đàn hồi
của bê tông cường độ siêu cao
Với 3 thành phần bê tông đã thực hiện cho thấy cấp phối C3 (theo bảng
3.7) có cường độ nén cao nhất là 139,2 MPa, cường độ chịu kéo khi uốn đặc

trưng lớn nhất là 24,22MPa
Bảng 3.7: Thành phần của bê tông cấp phối C3
Nước, kg (cuối cùng) 217,57 kg
Xi măng 900 kg
Cát quarts d=0,6mm (khô) 910 kg
Bột quart d=27m (khô)
120 kg
Muội silic d=1m
207 kg
Sợi thép d=0,2mm 160 kg
Chất siêu dẻo 22,46kg

3.4/ Một số nhận xét
Với vật liệu trong nước đã sản xuất được bê tông cường độ siêu cao
với các tính năng sau :
- Độ chảy lan của hỗn hợp thử nghiệm từ 45 – 64 cm, phù hợp với
các yêu cầu quốc tế độ chảy lan >50cm.
- Cường độ chịu nén của bê tông cường độ siêu cao thử nghiệm đạt
từ 125,6 đến 139,2 MPa ở 28 ngày tuổi. Với biến dạng tương đối đạt xấp xỉ
3,5‰.
- Cường độ chịu kéo khi uốn ở vết nứt đầu tiên: từ 9,8 – 12,06 MPa ;
Cường độ chịu kéo uốn lớn nhất : từ 16,36 – 33,49 MPa. Cường độ chịu kéo
uốn với độ võng 10mm : từ 2,03 - 3,9 MPa. Cường độ đặc trưng đàn hồi : từ
7,12 – 8.76 MPa. Cường độ đặc trưng lớn nhất : từ 11,8 – 24,22MPa.

15
- Mô đun đàn h
ồi thí nghiệm đạt
trong khoảng từ 45 –
55 GPa theo các thí nghi

- Mô hình ứng suất – bi
ến dạng phục vụ cho tính to
hướng dẫn của Châu Âu cho nhóm m
ẫu C3

Chương 4 : NGHIÊN CỨU TH
Ự
XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG C
Ố
BÊ TÔNG CƯỜ
NG Đ
4.1/ Đặt vấn đề nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu của ACI-544
thì mô t
tông cốt sợi thông thường cấ
p 40MPa,
Kết quả nghiên cứu củ
a Imam et al (1995)
tông cốt sợi thép cường độ cao (HPC)

Như vậy với dầm bê tông cường độ
siêu cao
MPa, thì sử dụng công thức tính cườ
ng đ
hợp?. Nghiên cứu này nhằm từ thự
c nghi
để đánh giá và tìm ra sự phù hợp của
công th
(


) của bê tông cường độ siêu cao.
4.2/ Cơ sở nghiên cứu phân tích ứ
ng x
bê tông cường độ siêu cao.
Chọn phương pháp nghiên cứu từ
tiêu chu
(Biểu đồ ứng suất - biến dạng
tính toán
Imam như hình 4.1)
Hình 4.1: Biểu đồ tính toán kế
t c
(a): Biểu đồ phân bố lực ; (b): Biể
u đ
Theo ACI-544, công thứ
c tính Mô men u
sau, công thức 4.1


= 

.

.

 −



+ 


..
(
ℎ − 
)
.
Với 
t
= K.( l
f
/d
f
)
f
F
be



t
: Cường độ chịu kéo sau khi nứt củ
a bê tông c
Trong đó:
15
ồi thí nghiệm đạt
: 46,2 – 49,3 GPa. Trị số này nằm
55 GPa theo các thí nghi
ệm quốc tế.
ến dạng phục vụ cho tính to
án được lập theo
ẫu C3

(hình 3.8)
Ự
C NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH ỨNG
Ố
T THÉP VÀ DẦM CẦU SỬ DỤNG
NG Đ
Ộ SIÊU CAO
thì mô t
ả cường độ chịu kéo khi uốn của bê
p 40MPa,

a Imam et al (1995)
tính cường độ chịu kéo khi uốn bê

cấp bê tông <100MPa.
siêu cao
, cường độ chịu nén từ 120 -140
ng đ
ộ chịu kéo khi uốn như thế nào là phù
c nghi
ệm và áp dụng các lý thuyết tính toán
công th
ức tính cường độ chịu kéo khi uốn
ng x
ử uốn của dầm bê tông cốt thép với
tiêu chu
ẩn ACI-544. và Imam et al (1995).
tính toán
đã được xây dựng theo ACI -544 và

t c
ấu dầm chịu uốn theo ACI -544
u đ
ồ ứng suất; (c): Biểu đồ biến dạng
c tính Mô men u
ốn của dầm bê tông cốt sợi thép như
)



+


−



(4-1)

(4-2)
a bê tông c
ốt sợi thép.

16
+ Theo ACI thì sử dụng K=0,00772.
+ Theo Imam et al (1995) thì sử dụ
ng K=0,0138.
Như vậy, đối với bê tông cốt sợi thép
cư
bê tông >130 MPa thì nên xác đị

nh l
cách khác tìm 
t
phù hợp.
4.3/ Chuẩn bị mẫu dầm thí nghiệm

Trong phần thí nghiệm của chương
này
cấp phối bê tông nhóm C3 đã sử dụ
ng và mô t
Sản xuất 9 mẫu dầm có tiết diệ
n hình ch
kích thước
: b=125mm; h=250mm; l=2400mm
*Tổ hợp 1: gồm 3 dầm, sử dụ
ng 2 thanh c
2D12 - 1; 2D12 - 2 và 2D12 - 3.
*Tổ hợp 2: gồm 3 dầm, sử dụ
ng 2 thanh c
- 1; 2D16 - 2 và 2D16 - 3.
*Tổ hợp 3: gồm 3 dầm, sử dụ
ng 2 thanh c
2D20 - 1; 2D20 - 2 và 2D20 - 3. Cấ
u t
4.2 và 4.3

Hình 4.2: Sơ đồ cấu tạo và thí nghiệm
9 dầm
4.4/ Phương pháp thí nghiệm dầm
Thí nghiệm được thực hiện t

ạ
học Giao thông Vận tải. Nghiên cứ
u sinh ch
hợp tiêu chuẩn Châu âu
4.5/ Kết quả thí nghiệm
Từ kết quả thí nghiệm 9 dầ
m (3 t
lực và độ võng. Thiết lập biểu đồ
quan h
ghi ở hình 4.4 và bảng 4.1
16
ng K=0,0138.

cư
ờng độ siêu cao được nghiên cứu cấp
nh l
ại một trị số K* cho phù hợp hay nói

này
, cấp phối bê tông được sử dụng là
ng và mô t
ả trong chương 2 và 3
n hình ch
ữ nhật theo tiêu chuẩn ACI 544 với
: b=125mm; h=250mm; l=2400mm
gồm 3 tổ hợp mẫu:
ng 2 thanh c
ốt thép 12mm, ký hiệu lần lượt là
ng 2 thanh c
ốt thép , ký hiệu lần lượt là 2D16

ng 2 thanh c
ốt thép 20mm, ký hiệu lần lượt là
u t
ạo dầm và sơ đồ thí nghiệm như hình


Hình 4.3: Các dầm đã hoàn thiện
trước khi thí nghiệm
ạ
i phòng thí nghiệm vật liệu trường Đại
u sinh ch
ọn phương án uốn 4 điểm phù
m (3 t
ổ mẫu), xác định được giá trị của
quan h
ệ giữa tải trọng và độ võng (P - )






17
Bảng 4.1: Bảng tổng hợp số
li

0
20
40
60

80
100
120
140
160
180
200
220
0 2 4 6 8 10 12 14
Tong hop
Tai trong P
(KN)
Hình 4.4: Biểu đồ tải trọng v
à đ
4.6/ Nhận xét kết quả thí nghiệm:
- Với nhóm 1 (tổ hợp dầm gồ
m 2 thanh thép
cốt thép chịu kéo là 0,723% , tải trọ
ng khi xu
bình đạt P=37,741 kN ứng với độ
võng trung bình
lớn nhất trung bình đạt P
max
= 80,262 kN
=8,626mm; khi kết thúc thí nghiệ
m
P=66,34 kN.
- Với nhóm 2 (tổ hợp dầm gồ
m 2 thanh thép
cốt thép chịu kéo là 1,286% , tải trọ

ng khi xu
bình đạt P=37,889 kN ứng với độ
võng
trung bình đạt P
max
= 110,423 kN
=8,7431mm; khi kết thúc thí nghi
ệ
P=99,95 kN.
- Với nhóm 3 (tổ hợp dầm gồ
m 2 thanh thép 2
cốt thép chịu kéo là 2,009%, tải trọ
ng khi xu
bình đạt P=51,9991 kN ứng với độ
võng
trọng lớn nhất trung bình đạt P
max
= 193,1886 kN
bình =8,7128mm; Khi kế
t thúc thí nghi
P=183,12 kN.
- Theo biểu đồ tải trọng - độ võng th
ự
giữa tải trọng và độ võng của các dầ
m bê tông cư
17
li
ệu thí nghiệm tải trọng - độ võng

16 18 20 22 24 26

Tong hop
D20-1
D20-2
D20-3
D16
-
1
D16-2
D16-3
D12-1
D12-2
D12-3
do vong (mm)

à đ
ộ võng của các dầm thí nghiệm
m 2 thanh thép
12mm) với tỷ lệ bố trí thanh
ng khi xu
ất hiện vết nứt đầu tiên trung
võng trung bình
đạt =0,814mm; Tải trọng
= 80,262 kN
ứng với độ võng đạt trung bình
m
=25mm, tải trọng trung bình đạt
m 2 thanh thép
16mm) với tỷ lệ bố trí thanh
ng khi xu
ất hiện vết nứt đầu tiên trung

võng
đạt =0,843mm; Tải trọng lớn nhất
= 110,423 kN
ứng với độ võng đạt trung bình
ệ
m =25mm, tải trọng trung bình đạt
m 2 thanh thép 2
20mm) với tỷ lệ bố trí thanh
ng khi xu
ất hiện vết nứt đầu tiên trung
võng
đạt trung bình =1,0704mm; Tải
= 193,1886 kN
ứng với độ võng đạt trung
t thúc thí nghi
ệm =25mm, tải trọng trung bình đạt
ự
c nghiệm, trước khi nứt: mối quan hệ
m bê tông cư
ờng độ siêu cao cũng tương

18
tự như các dầm bê tông cốt thép truyề
n th
dầm bê tông truyền thống là mộ
t quá trình gi
dầm và các vết nứt nhanh chóng phát

đến phá hoại dầm đột ngộ
t, nhanh chóng. Còn d

thì độ võng tiếp tục phát triể
n nhưng ch
sau đó gần như là đường nằ
m ngang không suy gi
hiện năng lượng được cốt sợi thép h
ấ
lực không đứt gãy đột ngột.
Ứng xử khi chịu uốn của dầ
m bê tông cư
sau khi nứt tải trọng còn tiếp tụ
c tăng, kh
tục phát triển và dầm không bị
phá ho
bê tông cường độ siêu cao thì có độ
dai cao hơn. Các d
số về tải trọng, độ võng c
ũng có quy lu
cứu tại Đức và Hàn Quốc.
4.7/ Tính toán và phân tích kết quả
thí nghi
Từ độ võng, tải trọ
ng tính toán đ
SETRA/AFGC, ghi ở bảng 4.2
Bảng 4.2: Kết quả
tính toán các giá tr
định đặ
c trưng


18

n th
ống. Tuy nhiên, sau khi nứt với các
t quá trình gi
ảm nhanh chóng về độ cứng của

triển sâu vào vùng nén của bê tông dẫn
t, nhanh chóng. Còn d
ầm bê tông cường độ siêu cao
n nhưng ch
ậm hơn và tải trọng vẫn còn tăng và
m ngang không suy gi
ảm đột ngột, điều này thể
ấ
p thụ làm dầm vẫn còn khả năng chịu
m bê tông cư
ờng có gia cường thép vùng kéo
c tăng, kh
ả năng chịu kéo tăng, độ võng tiếp
phá ho
ại đột ngột. Điều đó chứng tỏ các dầm
dai cao hơn. Các d
ạng biểu đồ và các trị
ũng có quy lu
ật tương tự như các kết quả nghiên
thí nghi
ệm
ng tính toán đ
ộ w, M
cr
, R

ku
, 
2
theo hướng dẫn
tính toán các giá tr
ị tại các điểm độ mở rộng vết nứt danh
c trưng
(CMOD)



19
4.8/ Phân tích công thức tính cườ
ng đ
4.8.1/ So sánh khả năng chịu uốn c
ủ
theo ACI-544 và Imam et al, bả
ng 4.3
Bảng 4.3
: So sánh
** Theo ACI -544 (
n
=0,003) 
t
đượ
c tính

t
= 0.00772.( l
f

/d
f
)
f
F
be

=0,00772 . (13/0,2) . 2 . 4,15=4,164 (MP
men được tính theo công thức 4-1
** Theo tác giả Imam et al 1995
tính cho bê tông c
(HPC) cấp ≤ 100MPa, với hệ số
K=0,0138 và tính

t
= 0.0138.( l
f
/d
f
).
f .
F
be

(MPa) = 0,0138.(13/0,2).2.4,15=7,444 (MPa)
men tính theo công thức 4-1
19

ng đ
ộ chịu kéo khí uốn của dầm (

)
ủ
a dầm thí nghiệm với dầm khi tính
ng 4.3

: So sánh
khả năng chịu uốn

c tính
với hệ số K=0,00772.
=0,00772 . (13/0,2) . 2 . 4,15=4,164 (MP
a) và Mô
tính cho bê tông c
ốt sợi thép cường độ cao
K=0,0138 và tính
được:
(MPa) = 0,0138.(13/0,2).2.4,15=7,444 (MPa)
, mô

20
Vậy khả năng chịu uốn thì mô men th
ự
thuyết ACI-544 từ 40% đến 60%; và l
ớ
- 23%. Điều này cho thấy các kết qu
ả
thức tính 

t

4.8.2/ Tính toán điều chỉnh hệ số
K trong
nghiệm
Từ công thức (4-1):
suy ra: 

=




.

.(


)
.
(

)
.(









)


Và từ công thức tính 
t
= K . ( l
f
/d
f
)
.

Suy ra: K
tn
=
t
/
f
.F
be
.(l
f
/d
f
)

Kết qủa tính theo các công thức từ (4
-

của các dầm thí nghiệm tại các điểm đ
ặ
Bảng 4.4: Kết quả tính toán hệ số
K
Giá trị K* trung bình ứng với vết n
ứ
này chứng tỏ tại điểm xuất hiện vết n
ứ
nhỏ, mà chủ yếu là bê tông và cố
t thép thư
Giá trị K* trung bình ứng vớ
i W=0,3mm; K*=0,01516
20
ự
c nghiệm lớn hơn mô men tính theo lý
ớ
n hơn mô men tính theo Imam từ 10%
ả
thí nghiệm cho phép điều chỉnh công
K trong
công thức 4-1 từ kết quả thí

(4-2)

f .
F
be
(MPa) (4-3)

(4-4)

-
1) - (4-4), Các giá trị M
tn
,
t
, hệ số K
tn
,
ặ
t trưng được trình bày trong bảng 4.4;
K
tại các điểm danh định đặc trưng

ứ
t xuất hiện đầu tiên: K*=0,0051. Điều
ứ
t đầu tiên, cốt sợi tham gia chịu lực rất
t thép thư
ờng.

i W=0,3mm; K*=0,01516


21
Giá trị K* trung bình ứng vớ
i W=0,5mm; K*=0,01792
4.9/ Xây dựng các biểu đồ ( - 
) ; (
theo các hướng dẫn của
SETRA / AFGC

Hình 4.5: Biểu đồ quan hệ ứng suất –
biến dạng vùng nén các dầm thí
nghiệm


Hình 4.7: Biểu đồ quan hệ ứng suất
– độ mở rộng vết nứt (-w) của các
tổ hợp dầm thí nghiệm


Quan hệ  -  là các cơ sở để phục v
ụ
dẫn của SETRA/AFGC
4.10/ Ứng dụng phân tích ứng xử u
ố
4.10.1
/ Các phương pháp phân tích
cường độ siêu cao trên thế giới
Trên thế giới hiện nay để
tính toán d
gia cường cốt sợi cường độ
siêu cao có 3 phương pháp đ
thiết kế dựa trên hướng dẫn bỡi
SETRA/AFGC
21

i W=0,5mm; K*=0,01792

) ; (
-) ; ( - w) từ kết quả thí nghiệm
SETRA / AFGC
(như các hình 4.5 -:- 4.8)

Hình 4.6: Biểu đồ quan hệ giữa ứng
suất - độ võng ( - ) của các tổ hợp
dầm thí nghiệm

Hình 4.8: Biểu đồ ứng suất – biến dạng
(-) vùng kéo của các tổ hợp dầm
ụ
cho các tính toán kết cấu theo hướng
ố
n của dầm I.33m
/ Các phương pháp phân tích
ứng xử uốn dầm cầu bằng bê tông
tính toán d
ầm dự ứng lực sử dụng bê tông
siêu cao có 3 phương pháp đ
ề xuất: Phương pháp
SETRA/AFGC
; phương pháp tính theo tiêu

22
chuẩn của Đức DIN 1054-1
và phương pháp tính theo tiêu chu
ACI-544.
Khi tính toán có thể sử dụ
ng qui lu

DIN-1045 (Đức), Hoặc sử dụ
ng quan h
Hoặc sử dụng biểu đồ ứng suất khố
i theo ACI
Biểu đồ ứng suất - biến dạ
ng t
vụ phân tích ứng xử uốn dầm cầu
và tính theo ACI
đại có thể lấy là 10‰ như hình 4.9
Hình 4.9: Biểu đồ ứng xử ứng suấ
t
4.10.2/ Phân tích sức kháng uốn củ
a d
dự ứng lực cấp 130MPa
+Công thức tính toán
Mặt cắt hình chữ I chịu uốn dọc trục
, phương tr
mặt cắt có thể xác định như sau:


= 

.

.



−




+ 

.

.



0,8.


.
(
 −

)
.0,65.ℎ

.



−




+

+ Đặc tính dầm tính toán, bảng 4.5
Bảng 4.5: Đặ
c tính
Đặc tính vật liệu Đơn vị

Ký
hiệu
D33
(h=1650)
Tỷ trọng của bê tông Kg/m
3

y
c

2
CĐ chịu nén Mpa f
c
'
Cường độ chịu kéo
khi uốn khi xuất hiệ
n
vết nứt bê tông
Mpa



Cường độ chị
u kéo
khi uốn khi độ mở

rộng vết nứ
t bê tông
w=0,3mm
MPa



Cường độ chị
u kéo
khi uốn lớn nhấ
t bê
tông
MPa

(max)

Mô đun đàn hồi
bê
Mpa E
b

30000
22
và phương pháp tính theo tiêu chu
ẩn của Mỹ
ng qui lu
ật (p-w) theo phương pháp của
ng quan h
ệ

 

; của SETRA/AFGC (Pháp);
i theo ACI
-544 của Mỹ.
ng t
ừ kết quả thí nghiệm được lập để phục
và tính theo ACI
-544 với biến dạng cực

t
– biến dạng từ kết quả thức nghiệm
a d
ầm cầu bê tông cường độ siêu cao
, phương tr
ình sức kháng uốn danh định của

−



− 


.


.





−



+



.

.
(
ℎ − 
)
.



+


−



(4-5)
c tính
dầm tính toán

D33
-40
(h=1650)

D33-70
(h=1650)

D33-130
(h=1650)

D33-130h

(h=1100)
2
500 2500 2500 2500
40 70 130 130
0 1,5 3,5 3,5
0 5,0 8,50 8,50
0 8,0 24,2 24,2
30000
40000 50000 50000

23
tông
Giới hạn cường độ

của thép thường
MPa f
y
350 350 350 350

Giới hạn cường độ

của cốt sợi thép
MPa F
sợi
0 2000 2000 2000
+Mô tả mặt cắt ngang dầm I (gồm dầm I33m,h=1650mm hiện hành và dầm
I33m với h=1100mm)
4.10.3/ Nội dung và kết quả tính toán
* Kiểm tra sức kháng uốn danh định theo công thức:
M
u
≤ M
n
(4.6)
* Kiểm tra sức kháng cắt theo SETRA / AFGC công thức như sau :
V
n
= V
Rb
+ V
a
+ V
f
(4-7)
*Điều kiện V
u
< V
n
(4-8)

*Kiểm tra độ võng của dầm theo 272-05 (tính cho dầm D33-130h;
h=1100mm) kết quả tính toán được
Độ võng cho phép =L/800=40,375mm.
Giả định cầu bố trí 2 làn xe gồm 6 dầm. Hệ số phân bố độ võng =0,75
Vậy độ võng của hoạt tải: =16,97*0,75=12,75mm< đạt yêu cầu
Kết quả tính toán cho các dầm theo bảng 4.6
Bảng 4.6: Bảng kết quả tính toán cho các dầm
Tham số

D33-40
(h=1650)

D33-70F
(h=1650)
D33-130
(h=1650)
D33-130h
(h=1100)
272-05 272-05 ACI 544

AFGC ACI 544

AFGC ACI 544


0,85 0,8 0,8 0,85 0,85 0,85 0,85
Hệ số an toàn

1,43 1,3 1,3 1,25 1,25 1,25 1,25
f'

c

34 60 60 110,00 110,00 110,00 110,00
E
30000 40000 40000 50000 50000 50000 50000


(w=0,3)
0 0 5 8,5 8,5 8,5 8,5


(max)
0 0 8 24,2 24,2 24,2 24,2

1

0,75 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
b
2200 2200 2200 2200 2200 2200 2200
h
1650 1650 1650 1650 1650 1100 1100
bw
200 200 200 200 200 200 200
c
305,323

143,842 143,842 99,006 99,006 97,907 97,907
a
228,993

93,497 93,497 64,354 64,354 63,640 63,640
e
- 435,977 206,515 435,977

435,977

290,651

290,651


24
ΦM
n

1,19E+10

1,48E+10

1,
41E+10
M
u

6,03E+09

6,03E+09

6,
03E+09

ΦM
n
/M
u

1,96 2,46 2,
33
Tăng so với
dầm I33-40
1,25 1,
19
ΦV
n

1,57E+06

2,03E+06


V
u

8,23E+05

8,86E+05

8,9
1E+05
ΦV
n

/V
u

1,90 2,29

Tăng so với
dầm I33-40
1,20

Từ kết quả tính toán xây dựng được
bi
tông và chiều cao dầm thay đổi như n
hình 4.

Hình 4.10: Biểu đồ thay đổi Mn/Mu
khi cấp BT và chiều cao dầm thay đổi

Các nghiên cứu ở
chương 4 có th
-Về thực nghiệm: Các kết quả
thí nghi
250mm x 2400mm theo tiêu chu
ẩn ACI
tải trọng – độ võng (P-); tải trọng -
đ
biến dạng (-) để phục vụ
cho tính toán d
- Đề xuất công thức 

thiết lập từ

thí nghi
Với K*=0,0159 -:-0,0179
-Đã xây dựng mô hình tính toán ph
ục vụ cho phân tích ứng xử uốn của dầm
cầu theo hư
ớng dẫn của Châu Âu. Sử dụng mô h
độ chịu kéo khi uốn 

thực nghiệm
đưa vào tính toán d
-Phân tích
ứng xử uốn dầm cầu I33 với b
-:- 140MPa cho th
ấy có thể giảm chiều cao dầm cầu từ 1,65m xuống c
1,1m (giảm 33%) mà vẫn đ
ảm bảo khả năng chịu uốn, cắt v





24
41E+10

2,16E+10

2,08E+10

1,46E+10

1,52E+10

03E+09

6,03E+09

6,03E+09

5,52E+09

5,61E+09

33
3,57 3,44 2,64 2,70
19
1,82 1,75 1,34 1,37

2,67E+06

2,06E+06


1E+05

9,88E+05

9,04E+05

2,70 2,27

1,42 1,19
bi
ểu đồ Mn/Mu ; Vn/Vu khi cấp bê
hình 4.
10; 4.11


Hình 4.11: Biểu đồ thay đổi Vn/Vu
khi cấp BT và chiều cao dầm thay đổi
chương 4 có th
ể rút ra các nhận xét sau:
thí nghi
ệm trên 9 dầm (kích thước 125mm x
ẩn ACI
-544, đã lập ra các biểu đồ quan hệ
đ
ộ mở rộng vết nứt (P-w); và ứng suất -
cho tính toán d
ầm.
thí nghi
ệm là: 

=K*.(l
f
/d
f
).
f

.F
be
(MPa)
ục vụ cho phân tích ứng xử uốn của dầm
ớng dẫn của Châu Âu. Sử dụng mô h
ình của ACI-544 và cường
đưa vào tính toán d
ầm từ 8,5 -:- 9,65MPa
ứng xử uốn dầm cầu I33 với b
ê tông cốt sợi thép cường độ từ 120
ấy có thể giảm chiều cao dầm cầu từ 1,65m xuống c
òn
ảm bảo khả năng chịu uốn, cắt v
à độ võng.

25
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Sau khi nghiên cứu và thực nghiệm bê tông cường độ siêu cao nghiên cứu
sinh có thể đưa ra các kết luận sau:
1.1/ Nghiên cứu sinh đã cùng nhóm nghiên cứu trường Đại học Giao thông
Vận tải đã sử dụng đá Quarzt tại Thanh Sơn – Phú Thọ và đã chế tạo ra cát
Quarzt, bột Quarzt phù hợp với các hướng dẫn trên thế giới.
1.2/ Từ vật liệu trong nước chế tạo bê tông cường độ siêu cao cấp từ 120 –
140MPa với thành phần cấp phối theo bảng sau:
Bảng: Thành phần cấp phối vật liệu bê tông cường độ siêu cao đã được
nghiên cứu
Xi
măng
Cát

quarzt
Bột
Quarzt
Muội
Silic
Phụ gia
siêu dẻo
Sợi
thép
Nước
1 1,011 0,133 0,230 0,025 0,177 0,241
1.3/ Theo kết quả thí nghiệm cho thấy các tính năng của bê tông cường độ
siêu cao như bảng sau:
Hạng mục Giá trị (MPa)
Cường độ nén đặc trưng (28 ngày tuổi) 139
Cường độ chịu kéo khi uốn đặc trưng tại
xuất hiện vết nứt đầu tiên
12,06
Cường độ chịu kéo khi uốn đặc trưng max 24,22
Mô đun đàn hồi (GPa) E
đh
=46,2 -:- 49,3
Độ sụt (cm) 27
Độ chảy lan (cm) 45- 64
1.4/ Mô hình ứng suất – biến dạng phục vụ cho tính toán được lập theo
hướng dẫn của Châu Âu với cường độ nén đặc trưng từ 119 – 139 MPa, biến
dạng 
1
= 2%, 
2

= 3,5‰, mô đun đàn hồi: 46,2 – 49,3 GPa.
1.5/ Nghiên cứu từ thực nghiệm sự làm việc của dầm bê tông cốt thép với bê
tông siêu cường độ cấp 139MPa, sử dụng cốt sợi thép cường độ cao R=2000
MPa, d=0,2mm, l=13mm, hàm lượng cốt sợi 2% theo thể tích được kết quả
sau:
Xây dựng các biểu đồ về các mối quan hệ (P - ); ( - ); ( - w) tại các điểm độ
mở rộng vết nứt danh định theo kết quả thí nghiệm để phục vụ thiết kế cầu. Phân
tích ứng xử uốn, đề xuất công thức tính 

thiết lập từ thí nghiệm là:


=K*.(l
f
/d
f
).
f
.F
be
(MPa)
Với K*=0,0159 -:-0,0179
Sử dụng phương pháp tính toán kết cấu dầm cầu bằng bê tông siêu cường độ
theo phương pháp (-) SETRA/AFGC và ACI 544 với 

=8,5MPa
1.6/ Phân tích số về sức kháng uốn theo trạng thái giới hạn kết cấu dầm cầu
mặt cắt chữ I, L = 33m, với bê tông cường độ siêu cao có cấp 139MPa, cốt