Báo cáo nghiên cứu khoa học Tính toán sự hình thành khe nứt và độ võng của cấu kiện chịu uốn bê tông cốt thép

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH







BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC


ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT
VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN
BÊ TÔNG CỐT THÉP





LÊ THỌ MẪN
NGUYỄN TẤT TÙNG

BIÊN HÒA, THÁNG 12/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH







BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC


ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN SỰ HÌNH THÀNH KHE NỨT
VÀ ĐỘ VÕNG CỦA CẤU KIỆN CHỊU UỐN
BÊ TÔNG CỐT THÉP






Sinh viên thực hiện : LÊ THỌ MẪN
NGUYỄN TẤT TÙNG

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Quốc Thông





BIÊN HÒA, THÁNG 12/2013
LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thạc sỹ
Nguyễn Quốc Thông, thầy đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm
quý báu cho nhóm nghiên cứu chúng em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn
thành đề tài.
Đồng thời, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô
giáo Khoa Kỹ Thuật Công Trình, Trường Đại học Lạc Hồng đã truyền đạt những
kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Công ty TNHH tư vấn thiết kế - xây dựng
Kiến Việt Xanh ( số 19 Phạm Văn Thuận-Tân Tiến-Biên Hòa-Đồng Nai) đã tạo
điều kiện thuận lợi cho chúng em có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người đã quan tâm
giúp đỡ và động viên, khuyến khích chúng em trong suốt thời gian qua để chúng em
hoàn thành đề tài được tốt hơn.

Sinh viên
Lê Thọ Mẫn
Nguyễn Tất Tùng

-

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
PHẦN MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục tiêu nghiên cứu 1
3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 1
4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
PHẦN NỘI DUNG
Chương 1: Cơ sở lý thuyết và tính toán về khe nứt cho dầm BTCT theo TCVN
356-2005 2
1.1 Khái niệm về khe nứt 2
1.1.1 Tính toán về nứt 3
1.2 Đặc trưng hình học của tiết diện 4
1.2.1 Đặc trưng của tiết diện làm việc đàn hồi 4
1.2.2 Tiết diện có biến dạng dẽo 6
1.2.3 Tính toán gần đúng 

8
1.3 Tính toán theo sự hình thành khe nứt thẳng góc 8
1.3.1 Cấu kiện chịu nén đúng tâm 8
1.3.2 Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, kéo lệch tâm 8

1.4 Bề rộng khe nứt thẳng góc 9
1.4.1 Công thức tính 9
1.4.2 Điều kiện kiểm tra 11
1.4.3 Xác định ứng suất 

11
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và tính toán về độ võng cho dầm BTCT theo TCVN
356-2005 13
2.1 Đại cương về tính toán độ võng 13
2.2 Độ cong và độ cứng chống uốn 14
2.2.1 Khái niệm về độ cong 14
2.2.2 Độ cong thành phần và độ cong toàn phần 15
2.2.3 Độ cong của cấu kiện không nứt 15
2.2.4 Độ cong của cấu kiện có khe nứt 16
2.2.5 Biểu đồ độ cong 18
2.2.6 Độ cứng chống uốn 19
2.3 Tính toán độ võng 20
2.3.1 Công thức tổng quát 20
2.3.2 Độ võng do uốn 20
Chương 3: Các thí dụ tính toán về khe nứt và độ võng cho dầm BTCT theo TCVN
356-2005 22
3.1 Bài toán 1: Tính toán cho dầm 2 đầu tựa(tính toán đối với cốt thép dọc loại
CIII) 22
3.1.1 Số liệu ban đầu 22
3.1.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 22
3.1.3 Tính theo sự hình thành khe nứt 23
3.1.4 Tính bề rộng khe nứt 26
3.1.5 Tính độ võng của dầm 30
3.1.6 Xác định độ võng của dầm 35
3.1.7. Tính toán bề rộng khe nứt và độ võng của dầm theo từng tiết diện 35

3.2 Bài toán 2: Tính toán cho dầm 2 đầu ngàm (tính toán đối với cốt thép dọc loại
CIII 40
3.2.1 Tính toán bề rộng khe nứt tại vị trí gối dầm 40
3.2.1.1 Số liệu ban đầu 41
3.2.1.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 41
3.2.1.3 Tính theo sự hình thành khe nứt ở tiết diện gối 42
3.2.2 Tính toán bề rộng khe nứt và độ võng tại vị trí giữa nhịp dầm 43
3.2.2.1 Số liệu ban đầu 43
3.2.2.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 43
3.2.2.3 Tính độ võng của dầm 44
3.2.2.4 Xác định độ võng của dầm 49
3.3 Bài toán 3: Tính toán cho dầm 2 đầu tựa (tính toán đối với cốt thép dọc loại
CI) 51
3.3.1 Số liệu ban đầu 51
3.3.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 51
3.4 Bài toán 4: Tính toán cho dầm 2 đầu tựa (tính toán đối với cốt thép dọc loại
CII) 52
3.4.1 Số liệu ban đầu 53
3.4.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 53
3.4.3 So sánh bề rộng khe nứt và độ võng của thép CI và CII 54
Chương 4: Các thí dụ tính toán về khe nứt và độ võng cho dầm BTCT theo tiêu
chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-2008 55
4.1 Số liệu ban đầu 55
4.2 Các đặc trưng cơ học của vật liệu 55
4.3 Tính theo sự hình thành khe nứt 56
4.4 Tính độ võng của dầm 57
4.5 Xác định hệ số độ võng của dầm 58
Chương 5: So sánh kết quả tính toán của TCVN 356-2005 và tiêu chuẩn Hoa Kỳ
ACI 318-2008 58
5.1 Kết quả tính toán bề rộng khe nứt và độ võng của cấu kiện dầm BTCT 58

5.1.1 Tính toán theo TCVN 356-2005 58
5.1.1.1 Bề rộng khe nứt của dầm 2 đầu tựa 58
5.1.1.2 Độ võng của dầm 2 đầu tựa 59
5.1.2 Độ võng của dầm 2 đầu tựa 59
5.1.2.1 Bề rộng khe nứt của dầm 2 đầu tựa 59
5.1.2.2 Độ võng của dầm 2 đầu tựa 59
5.2 So sánh kết quả của 2 tiêu chuẩn 60
Chương 6: Kết luận và kiến nghị 60
6.1 Kết luận 60
6.2 Kiến nghị 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
PHỤ LỤC









DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT


TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TTGH1 Trạng thái giới hạn 1
BTCT Bê Tông Cốt Thép
TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam
BRKN Bề rộng khe nứt
TC Tiêu chuẩn

DANH MỤC BẢNG


Bảng 1: Kết quả sự thay đổi kích thước bề rộng khe nứt theo từng tiết diện 35
Bảng 2: Kết quả sự thay đổi độ võng theo từng tiết diện 36
Bảng 3: Kết quả bề rộng khe nứt theo từng mặt cắt bố trí cốt thép 38
Bảng 4: Kết quả độ võng theo từng mặt cắt bố trí cốt thép 39
Bảng 5: Bảng so sánh bề rộng khe nứt và độ võng của thép CI và CII 54
Bảng 6: Bảng so sánh kết quả của 2 tiêu chuẩn 60

DANH MỤC HÌNH




Hình 1. Tiết diện quy đổi 4
Hình 2. Sơ đồ xác định độ cong. 14
Hình 3. Biểu đồ moment uốn và biểu đồ độ cong của dầm. 19
Hình 4. Sơ đồ tính và mặt cắt bài toán 1. 26
Hình 5. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi bề rộng khe nứt khi ta tăng tiết diện cấu kiện 35
Hình 6. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ võng khi ta tăng tiết diện cấu kiện. 36
Hình 7. Mặt cắt bố trí thép 37
Hình 8. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi khe nứt khi thay đổi loại đường kính cốt thép 38
Hình 9. Mặt cắt bố trí thép 39

Hình 10. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ võng khi thay đổi loại đường kính cốt thép 40
Hình 11. Sơ đồ tính và mặt cắt bài toán 2 42
Hình 12. Sơ đồ tính và mặt cắt bài toán 3 52
Hình 13. Sơ đồ tính và mặt cắt bài toán 4 54
Hình 14. Mặt cắt tiết diện cột 56








1


PHẦN MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

               






 

trình vì nó  


võng  
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- 
- Trình bày cách tính            
MathCad.
3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- 
bê tô.
- -2005 
318-2008.
 3.
2

n Thit K - Xây Dng Vit Kin
Xanh- Biên hòa  

PHẦN NỘI DUNG
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN VỀ KHE NỨT CHO DẦM
BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TCVN 356-2005
1.1 Khái niệm chung về khe nứt:









 





-  
 



        én


 

  

và




3

1.1.1 Tính toán về nứt :







xem có 
.







 T


 
.
 




  


 



4

 
-
  
  

1.2. Đặc trƣng hình học của tiết diện:









vùng kéo.
1.2.1. Đặc trƣng của tiết diện làm việc đàn hồi:

. Các


, 

, 

, 

, 

, 






Hình 1.



.
A'
s
A
s
o
b'
f
h'
f
a'
h
o
h
f
h
r
o
x
o
a

b
f
b
5



= bh + (

- b)

+(


- b)


+ (

 











:


=




(a)


- 




=
















 




  







 








:


= 

+ 



+ 

+










,


- 



= 








; 


= 




 



(2)
Khi tr 


:





-

thì 

và 






=





+






+

 

  

 























+(


 




 











thì: 













.


=








tâm O:











6

1.2.2. Tiết diện có biến dạng dẻo:












  






 



, 


, 

 


và 






  

thì ta rút ra
x:
x =


































(3)
 (


=0) thì x =

theo





x =











































  


x =



































 

tính theo công



=













.

- 



, 


, 


- 



và 

.



và 



:
7



= 



 

; 


= 



  




(3) thì tính 


:
















+(



 


  





    


          


theo công











  













+








 


 


  





 

 






m 


.
 

= 

theo công








8

1.2.3. Tính toán gần đúng 

:





= 


1.3. Tính toán theo sự hình thành khe nứt thẳng góc :
1.3.1. Cấu kiện chịu nén đúng tâm:

N

=


(A+2

)  P


 
  


 .
- 


 
1.3.2. Cấu kiện chịu uốn, nén lệch tâm, kéo lệch tâm :









 





- 


- 



= M


= N(






= N(






=


- 
M,N  



- 


-  

.


và 

 khi 

và 


             
P=

(

+






thì 



9



= 



(

 

+

) - 






-

-

)
1.4. Bề rộng khe nứt thẳng góc :
1.4.1 Công thức tính :







= 








20(3,5-100



)
 -  
kính khác nhau: 

thanh 



thanh 

 trung bình:
 =





















 
1,2.


 


= 1.
:
 


= 1,6-

 Khi 
 
 
 





   thanh thép
  
  t s ct thép chu kéo,  =




 ch =



ng
thi ly  0.02.
10



- 









=1,0.


do
  












=1.


= 


+ 









= 








20(3,5-100





a/.

> 0,8



t


 



.


=






 3.
b/ 






1.4.2. Điều kiện kiểm tra :










và 






và 


1.4.3. Xác định ứng suất 

:
11






:
 



=




 


=






 






=













-




< 0,8

, tính 



=














=

- 

.


 


= 

+ 

- a.


= 

- 




  

=
0,5h.



=


- 


- 


=  





















.
 



.


=















v – 
12

v 

a)  v = 0.15.

b) v =0.10.



Bê 

v 

thái bão v 
 =



vi x là chiu cao vùng nén  tit din nnh  
=














ng thi ly  

       trên          









<





 



.
 - 

 =




. T l ct thép chu khéo (  n ch  0,02):
 =








 = 


 







13




= 2

.
-170) [ 2 ] .
Chƣơng 2 :CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN VỀ ĐỘ VÕNG CHO DẦM
BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO TCVN 356-2005

2.1. Đại cƣơng về tính toán độ võng:




.


 


.
 






 
              



khá bé). Tiêu
356-2005 


2.2.Độ cong và độ cứng chống uốn:
2.2.1.Khái niệm về độ cong:


