NGHIÊN cứu sử DỤNG vật LIỆU CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG ở VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
---------o0o---------

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU
CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM
Mã số: CTB-2012-03-10

SẢN PHẨM
DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO &
TẤM BÊ TÔNG CHẤT LƯỢNG SIÊU CAO DÙNG CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PGS.TS. PHẠM HỮU HANH
NGƯỜI THỰC HIỆN : ThS. NGUYỄN CÔNG THẮNG
ThS. LƯU VĂN SÁNG

Hà nội, tháng 3/2014

1


2


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
---------o0o---------

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU

CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM
Mã số: CTB-2012-03-10

SẢN PHẨM
DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO &
TẤM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ SIÊU CAO DÙNG CHO NHÀ SIÊU CAO TẦNG

Viện (Trung tâm)

Phòng Thí nghiệm và NCVL

Chủ nhiệm đề tài

Cán bộ thực hiện

Phạm Hữu Hanh

Nguyễn Công Thắng
Lưu Văn Sáng

3


1. Chế tạo mẫu thử dạng dầm
Từ kết quả sơ bộ trên đề tài đă tiến hành đúc cấu kiện dầm và dạng tấm: Từ các kết
quả nghiên được nêu trong Bảng 1.1 chế tạo cấu kiện dạng dầm và dạng tấm. Mặt cắt
dầm được thể hiện trong Hình 1.1
Bảng 1. 1 Cấp phối hợp lý dùng đúc mẫu thử trong phòng thí nghiệm

Loại vật liệu

Đơn vị

CP hợp lý M80

CP hợp lý M60-C

Kết cấu dầm

Kết cấu tấm

Xi măng

Kg

321

308

Xỉ lò cao

Kg

257

308

Silicafume

Kg

64

-

Cát vàng

Kg

771

775

Đá dăm

Kg

842

833

Nước

Lít

152

170

Siêu dẻo ACE-388

Lít

5.8

5.5

Hình 1.1 Mặt cắt dầm bê tông cốt thép trong phòng thí nghiệm
Hỗn hợp bê tông đồng đều có độ đồng nhất cao. HHBT không bị phân tầng, tách nước.
Trong quá trình trộn cần chú ý nên trộn hỗn hợp cát, đá với 1 lượng dùng nước trước
để tạo độ ẩm bão hòa bề mặt cốt liệu phát huy tối đa tính chất của phụ gia hóa dẻo.
Quá trình thi công chế tạo dầm trong điều kiện phòng thí nghiệm cần liên tục, tránh
gián đoạn làm kết cấu bị phân thành nhiều lớp. Kết quả thí nghiệm hỗn hợp bê tông tại
phòng thí nghiệm: Bê tông M60-C có độ chảy D = 660 mm, bê tông M80 có độ chảy
D= 680 mm. Sau khi tháo khuôn phải dưỡng hộ kết cấu cẩn thận đảm bảo kết cấu
không bị nứt nẻ.v.v
Dầm và tấm đã đúc xong được thể hiện trong Hình 1. 1 và Hình 1.2

4


Hình 1.1 Dầm bê tông chất lượng cao M80

Hình 1.2 Mẫu dạng tấm sau khi chế tạo
Kết quả thí nghiệm tại phòng thí nghiệm:
Bê tông cấu kiện dầm M80: Cường độ nén Rn= 88,2 MPa
Bê tông cho cấu kiện dạng tấm M60: Rn= 64,6 MPa
Sau khi bảo dưỡng mẫu, tiến hành khoan mẫu để đánh giá chất lượng bê tông trên kết
cấu.
Quá trình khoan mẫu bê tông trong phòng thí nghiệm được thể hiện trong Hình 1.3

5


Dò cốt thép trước khi khoan mẫu

Bắt vít nở vào dầm

Khoan mẫu

Hình 1.3 Quá trình khoan mẫu bê tông trên cấu kiện dầm
Kết quả khoan mẫu cho thấy sự phân bố cốt liệu trong dầm rất đồng đều, hàm lượng
bọt khí trong mẫu lớn. Điều này có thể khắc phục bằng cách sử dụng các thiết bị rung
như đầm dùi khi thi công dầm. Tiến hành thí nghiệm cường độ nén của mẫu khoan,
cường độ mẫu Rn= 85.3 MPa. Như vậy cường độ nén của bê tông tại cấu kiện tương
đương với cường độ của mẫu đúc tại phòng thí nghiệm.
Quá trình thí nghiệm uốn dầm được thể hiện trong Hình 1.4

6


Hình 1.4 Quá trình thí nghiệm uốn dầm
Pmax uốn =2,5T. Tính toán moment phá hủy theo các sơ đồ và công thức dưới đây.
h : chiều cao dầm
b : bề rộng dầm
Mu : Moment phá hủy
As : Diện tích cốt thép chịu uốn
σ st : ứng suất chảy của

thép
Biểu đồ biến

dạng

fbu : ứng suất nén của bê tông
Ứng suất dạng
Ứng suất dạng
Parabol-chữ nhật chữ nhật tương đương

As σ st = 0.8 b yu fbu
 d = Mu / As σ st + 0.4 yu = Mu / As σ st + As σ st / 2 b fbu
Mu = As σ st z = As σ st (d-0.4 yu )

Mặt cắt phân tích tiết diện BTCT chịu uốn ở Trạng Thái
Giới Hạn (TTGH)

7


Kết luận: Kết quả thí nghiệm moment phá hủy có thể đạt được giá trị cao bằng
175.000 daNcm đáp ứng được khả năng chịu lực cho nhà siêu cao tầng.

8


2 Chế tạo sản phẩm dạng tấm sử dụng bê tông chất lượng siêu cao
Các thông số đầu vào
Tấm sàn có kích thước 1m x 3m x 45mm
Vật liệu:
+ Thép C2, đường kính 6 mm, thép dọc a150, thép ngang a200
+ Bê tông chất lượng siêu cao UHPC (Kí hiệu: BSC120):
D=2500 kG/m3; Rn=1200 daN/cm2; Rb = 1020 daN/cm2; Rk = 200 daN/cm2;

Modul đàn hồi E=const=3GPa (theo kết quả thí nghiệm mẫu uốn 10cm x 10cm x
40cm).
Các cấp tải thí nghiệm
C0: không có tải ngoài
C1: 200kg/m2 vùng giữa tấm
C2: 200kg/m2 trên toàn tấm
C3: 400kg/m2 vùng giữa tấm, 200kg/m2 vùng còn lại (đến cấp C3, cho giảm tải về cấp
C2, C1 và C0, sau đó tăng lên cấp C4)
C4: 400kg/m2 trên toàn tấm
C5: 500kg/m2 trên toàn tấm
C6: 600kg/m2 trên toàn tấm
C7: 700kg/m2 trên toàn tấm
C8: 800kg/m2 trên toàn tấm

9


Thí nghiệm được thể hiện như trong các hình dưới đây:
TT

Tính mô hình

Thí nghiệm thực tế

C0

C1

C2

10


C3

C4

C5

C6

11


C7

C8

Nhận xét:
+ Ở cấp tải đến C2 (200kg/m 2), kết quả thí nghiệm và tính toán xấp xỉ bằng nhau, điều
đó chứng tỏ tại giai đoạn này vật liệu làm việc trong vùng đàn hồi, và modul đàn hồi
giả thiết 3 GPa là hợp lý.
+ Ở cấp tải tiếp theo C4 (400 kg/m 2), độ võng đo thực tế bắt đầu lớn hơn nhiều so với
tính toán, chứng tỏ modul đàn hồi thực tế bị suy giảm, vật liệu làm việc trong giai
đoạn đàn dẻo. Độ võng thực tế 19.10 mm, tương đương 1/150 của nhịp.
+ Trong giai đoạn tăng giảm tải C3=>C2’=>C1’=>C0’=>C1’’=>C2’’=>C3’’ ta có thể
phân tích và tính được biến dạng đàn hồi cũng như biến dạng dư của bê tông như sau:
Biến dạng đàn hồi bằng hiệu của độ võng C3 và C0’ (16.28-9.34=6.94 mm); Biến
dạng dư là độ võng tuyệt đối của C0’ (9.34 mm).
+ Ở các cấp tải C5, C6, C7: sai khác độ võng giữa tính toán lý thuyết và thí nghiệm là

khá ổn định, điều đó chứng tỏ thềm chảy gần như nằm ngang và vật liệu trong giai
đoạn chảy dẻo.

12


+ Ở cấp tải C8 bị phá hoại, tuy nhiên vết nứt lớn nằm ở ¼ nhịp, cón vết nứt thứ 2 nằm
ở giữa nhịp, điều đó chứng tỏ bê tông chưa được thi công đều, nên gây ra hiện tượng
cục bộ nằm ngoài vùng ứng suất max.
Kết luận
+ Với thí nghiệm tấm mỏng bằng UHPC cho kết quả vượt trội về uốn so với bê tông
thông dụng.
+ Đến mức tải 400 kg/m2 tấm mỏng UHPC (dày 45mm với nhịp 3m) đạt độ võng cho
phép trong BTCT (1/150 nhịp). Nếu dùng bê tông cốt thép thường, thì ở cấp tải này
muốn đạt độ võng cho phép, tấm sàn cần dày 80mm và có thép nhiều hơn.
+ Tuy nhiên, vẫn chưa tận dụng được hết khả năng chịu nén rất cao của UHPC.
+ UHPC có miền đàn hồi dài hơn và rõ rệt hơn bê tông thường (bê tông thường nói
chung chỉ có miền đàn hồi-dẻo).
+ Modul đàn hồi của UHPC cũng giảm nhanh trong trường làm việc uốn, ngoài miền
đàn hồi. Thí nghiệm tiếp theo với UHPC có ngày tuổi cao hơn sẽ cho phép đánh giá độ
suy giảm cũng như đường cong phát triển, biến đổi của thông số này theo thời gian.
+Việc thi công đổ tấm không đều gây hiện tượng nứt, phá hoại cục bộ, cần được khắc
phục để kết quả thí nghiệm chính xác hơn.

13