Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng thiết kế công trình xây dựng tại viện thiết kế bộ quốc phòng (tt)

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

PHẠM QUANG ĐẠT
KHÓA: 2014 - 2016

TÍNH TOÁN CẤU KIỆN SỬ DỤNG BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. VŨ THANH THỦY
TS. CHU THỊ BÌNH

HÀ NỘI – NĂM 2016


2

LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành Xây dựng dân dụng và công nghiệp
với đề tài “Tính toán cấu kiện sử dụng bê tông cường độ cao” được hoàn

thành với sự cố gắng của bản thân, cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của khoa
Sau đại học, các thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, đã tạo điều
kiện và động viên giúp đỡ về mọi mặt để tôi hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Thanh Thủy và TS Chu
Thị Bình đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi trong quá trình thực hiện
và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, do điều kiện có hạn về thời gian
và kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi
những khiếm khuyết, thiếu sót, tôi mong nhận được sự góp ý của các thầy cô
giáo, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện
hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
.
Hà Nội, ngày 03 tháng 6 năm 2016
Tác giả luận văn

Phạm Quang Đạt


3

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình khoa học này của tôi được thực hiện dưới
sự hướng dẫn của TS Vũ Thanh Thủy và TS Chu Thị Bình. Các số liệu
khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ
ràng.
Tác giả luận văn

Phạm Quang Đạt

4

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu .................................................. 1
2.1. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 1
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 1
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 1
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 2
2.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 2
2.4. Cấu trúc luận văn..................................................................................... 2
NỘI DUNG .................................................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO .................... 3
1.1. Khái niệm về bê tông cường độ cao [2] ................................................... 3
1.2. Vật liệu chế tạo bê tông cường độ cao [5]................................................ 3
1.3. Tính chất cơ lý của bê tông cường độ cao [2] .......................................... 6
1.4. Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tông cường độ cao .......................... 13
1.4.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bê tông cường độ cao trên thế giới... 13
1.4.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng bê tông cường độ cao ở Việt Nam .... 16
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN DẦM VÀ CỘT BÊ TÔNG
CỐT THÉP THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN ............................................... 19
2.1. Tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam 5574 – 2012 [6] ............................ 19
2.1.1. Các tính chất cơ lý của vật liệu bê tông............................................... 19
2.1.2. Các tính chất cơ lý của vật liệu thép ................................................... 23
2.1.3. Tính toán cấu kiện chữ nhật chịu uốn theo cường độ trên tiết diện thẳng
góc với trục dọc cấu kiện [6] ........................................................................ 27

2.1.4. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm.................................................. 30


5

2.2. Tính toán theo tiêu chuẩn EN 1992- 1- 1[10]......................................... 31
2.2.1. Đặc trưng cơ lý của vật liệu ................................................................ 31
2.2.2. Biểu đồ ứng suất biến dạng của bê tông .............................................. 32
2.2.3. Biểu đồ ứng suất ................................................................................. 36
2.2.4. Các trường hợp phá hoại của tiết diện................................................. 39
2.3. Tính toán theo tiêu chuẩn ACI 318 – 11 ................................................ 42
2.3.1. Tính chất cơ lý của bê tông [9] ........................................................... 42
2.3.2. Các tính chất cơ lý của vật liệu cốt thép .............................................. 43
2.3.3. Tính toán cấu kiện chịu mô men uốn .................................................. 45
2.3.4. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm [7] ............................................ 59
2.4. Một số nhận xét trong phương pháp tính toán của các tiêu chuẩn .......... 69
CHƯƠNG III: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN KNCL CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG
ĐỘ CAO CHO CẤU KIỆN DẦM VÀ CỘT THEO TIÊU CHUẨN ACI 318
– 11 .............................................................................................................. 71
3.1. Tính toán dầm bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật chịu uốn ................... 71
3.2. Tính toán cột bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật chịu nén lệch tâm ....... 76
Kết luận và kiến nghị ................................................................................... 89
Kết luận:....................................................................................................... 89
Kiến nghị: .................................................................................................... 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 91


6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Số hiệu

Tên bảng

Trang

bảng
Bảng 1.1

Bảng 1.2

Bảng 1.3

Một số giá trị cường độ và mô đun đàn hồi của bê
tông
Mô đun đàn hồi của bê tông cường độ cao theo
một số tiêu chuẩn
Các số liệu thí nghiệm co ngót bê tông thường và bê
tông cường độ cao

10

11

12

Bảng 2.1

Các đặc trưng cơ học của cốt thép

26

Bảng 2.2

Đặc trưng cơ lý của bê tông theo EC 2

32

Bảng 2.3

Các giá trị  và  của các loại bê tông

38

Bảng 2.4

Cấp độ bền chịu nén của một số loại bê tông theo
ACI 318 -11

42

Bảng 2.5

Đặc trưng cơ học của cốt thép theo ACI 318 - 11

44

Bảng 2.6

Các thông số khối ứng suất của bê tông

51

Bảng 3.1

Kết quả tính Mn của ví dụ 2

72


7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

Hình 1.1

Quan hệ giữa cường độ và thời gian

7

Hình 1.2

Quan hệ ứng suất biến dạng của 4 loại bê tông

7

Hình 1.3

Các dạng vết nứt

8

Hình 1.4

Tòa nhà văn phòng, 225 West Wacker Driver, Chicago

14

Hình 1.5

Tháp Two Union Square

15

Hình 1.6

Tháp Burj Dubai

16

Hình 1.7

Tòa nhà Kengnam, Hà Nội

17

Hình 1.8

Cầu Sài Gòn 2

17

Hình 1.9

Cao ốc Bitexco, TP Hồ Chí Minh

18

Hình 2.1

Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén

19

Hình 2.2

Sự phá hoại mẫu thử khối vuông

20

Hình 2.3

Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo Rt

20

Hình 2.4

Quan hệ giữa R và R(t) theo thực nghiệm

22

Hình 2.5

Biểu đồ    của các loại thép dẻo

24

Hình 2.6

Biểu đồ   của các loại thép rắn

25

Hình 2.7

Biến dạng dẻo của cốt thép

25

Hình 2.8

Hình 2.9

Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng
góc
Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng
góc của tiết diện chữ nhật chịu uốn

27

29

Sơ đồ nội lực và biểu đồ ứng suất trên tiết diện thẳng
Hình 2.10 góc với trục dọc cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch
tâm

30


8

Hình 2.11

Quan hệ giữa ứng suất biến dạng dùng cho phân tích kết
cấu

33

Hình 2.12 Mối quan hệ parabol-chữ nhật

33

Hình 2.13 Mối quan hệ song tuyến

34

Hình 2.14

Hình 2.15

Hình 2.16

Hình 2.17

Hình 2.18

Hình 2.19

Hình 2.20

Biểu đồ đường cong biến dạng - ứng suất của các loại bê
tông
Biểu đồ ứng suất quy đổi của tiết diện theo mối quan hệ
phi tuyến
Biểu đồ ứng suất vùng nén của dầm dùng bê tông có fcm
= 33Mpa
Biểu đồ ứng suất vùng nén của dầm dùng bê tông có fcm
= 38Mpa
Biểu đồ ứng suất vùng nén của dầm dùng bê tông có fcm
= 58Mpa
Biểu đồ ứng suất vùng nén của dầm dùng bê tông có fcm
= 78Mpa

Biểu đồ ứng suất vùng nén của dầm dùng bê tông có fcm
= 98Mpa

35

36

36

37

37

37

38

Hình 2.21 Sơ đồ ứng suất qui đổi

39

Hình 2.22 Phân phối ứng suất có thể trong tiết diện

40

Hình 2.23

Sơ đồ ứng suất – biến dạng lý tưởng và thiết kế của cốt
thép

41

Hình 2.24 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của các loại thép

44

Hình 2.25 Quan hệ đường cong biến dạng - ứng suất

45

Hình 2.26 Phân bố ứng suất chữ nhật tương đương

46

Hình 2.27 Giá trị  và  theo độ bền của bê tông

47

Hình 2.28 Sơ đồ ứng suất biến dạng khi cấu kiện đạt trạng thái phá

48


9

hoại
Hình 2.29 Trường hợp phá hoại cân bằng của dầm bê tông cốt thép
Hình 2.30

Hình 2.31

Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật cốt
đơn
Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật cốt
kép

49
50

52

Hình 2.32 Sơ đồ ứng suất cấu kiện chịu nén lệch tâm

61

Hình 2.33

Phân bố biến dạng của các trường hợp phá hoại

65

Hình 2.34

Biểu đồ xác định hệ số giảm độ bền 

66

Hình 2.35 Phân bố biến dạng theo vị trí trục trung hòa

68

Hình 3.1

Biểu đồ mô men giới hạn của tiết diện khi fy = 75ksi

73

Hình 3.2

Biểu đồ mô men giới hạn của tiết diện khi fy = 60ksi

73

Hình 3.3

Biểu đồ mô men giới hạn của tiết diện khi fy = 40ksi

74

Hình 3.4

Biểu đồ mô men giới hạn của tiết diện khi fc’ = 10ksi

74

Hình 3.5

Biểu đồ mô men giới hạn của tiết diện khi fc’ = 10ksi

75

Hình 3.6

Biểu đồ mô men giới hạn của tiết diện khi fc’ = 14ksi

75

Hình 3.7

Biểu đồ tương tác của cấu kiện

76

Hình 3.8

Biểu đồ tương tác của tiết diện

84

Hình 3.9

Biểu đồ tương tác của tiết diện khi fy = 40ksi

85

Hình 3.10 Biểu đồ tương tác của tiết diện khi fy = 60ksi

85

Hình 3.11 Biểu đồ tương tác của tiết diện khi fy = 75ksi

86

Hình 3.12 Biểu đồ tương tác của tiết diện khi fc’ = 6ksi

87

Hình 3.13 Biểu đồ tương tác của tiết diện khi fc’ = 8ksi

87

Hình 3.14 Biểu đồ tương tác của tiết diện khi fc’ = 11ksi

88


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật xây dựng, bê tông đã trở
thành một loại vật liệu quan trọng nhất trong xây dựng. Bê tông cường độ cao
cũng là một loại vật liệu trong số đó. Chúng có mặt ở rất nhiều trong các công
trình xây dựng hiện nay như nhà cao tầng, cầu, đường, thủy lợi… Vì vậy việc
tính toán cấu kiện sử dụng bê tông cường độ cao có một vai trò cực kỳ quan
trọng. Trên thế giới, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này, kết
quả đã được biên soạn thành các tài liệu, các tiêu chuẩn, chỉ dẫn thiết kế.Ví dụ
như tiêu chuẩn ACI 318, EN 1992-1-1… Tuy nhiên, tiêu chuẩn Việt Nam về
thiết kế kết cấu bê tông cốt thép chưa đề cập đến thiết kế cấu kiện sử dụng bê
tông cường độ cao.

Đề tài tìm hiểu các nghiên cứu về chỉ tiêu cơ lý của bê tông cường độ
cao và chỉ dẫn tính toán cấu kiện bê tông cốt thép. Qua đó áp dụng tính toán
để có những nhận xét có giá trị khoa học về tính toán cấu kiện bê tông cốt
thép sử dụng bê tông cường độ cao.
2. Mục đích, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
2.1. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu các tính chất cơ lý của bê tông cường độ cao
- Nghiên cứu sự làm việc của các cấu kiện bê tông cốt thép sử dụng bê tông
cường độ cao
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
- Bê tông cường độ cao


2

- Cấu kiện dầm, cột sử dụng bê tông cường độ cao
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
- Chỉ tìm hiểu quan hệ ứng suất biến dạng của bê tông, không đề cập đến các
tính chất cơ lý khác.
- Tính toán khả năng chịu lực của dầm có tiết diện chữ nhật, cột có tiết diện
chữ nhật chịu nén lệch tâm theo một phương.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết, dựa trên kết quả tổng hợp các tài liệu, tiêu chuẩn
Việt Nam và nước ngoài về tính toán kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông
cường độ cao.
2.4. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, cấu trúc luận
văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về bê tông cường độ cao.

Chương 2: Phương pháp tính toán dầm và cột bê tông cốt thép theo một
số tiêu chuẩn.
Chương 3: Áp dụng tính toán KNCL của bê tông cường độ cao cho cấu
kiện dầm và cột theo tiêu chuẩn ACI 318 – 11.


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


89

Kết luận và kiến nghị
Kết luận:
Các kết quả chính của luận văn bao gồm:
- Đã tìm hiểu về các đặc tính của bê tông cường độ cao và tình hình
nghiên cứu, ứng dụng bê tông cường độ cao trên thế giới và ở Việt Nam.
- Đã tìm hiểu các phương pháp tính toán cấu kiện bê tông cốt thép sử
dụng bê tông cường độ cao theo một số các tiêu chuẩn như ACI, EURO
CODE…
- Đã áp dụng tiêu chuẩn ACI để tính toán cấu kiện dầm, cột bê tông cốt
thép sử dụng bê tông cường độ cao với các thông số khảo sát là cường độ bê
tông và cốt thép, qua đó rút ra các nhận xét sau:

+ Sử dụng bê tông cường độ cao cho cấu kiện dầm chịu uốn không mang
lại nhiều lợi ích về khả năng chịu lực.
+ Bê tông cường độ cao làm tăng khả năng chịu lực rất lớn cho cấu kiện
cột chịu nén.
+ Khi sử dụng bê tông cường độ cao cho cấu kiện cột chịu nén, chúng ta
không cần sử dụng thép có cường độ quá cao vì hiệu quả mang lại không quá
lớn so với thép có cường độ bình thường.
Kiến nghị:
- Cần có thêm các nghiên cứu về tính năng cơ lý của bê tông cường độ
cao phù hợp với các điều kiện của Việt Nam, từ đó xây dựng các quy trình
tính toán cấu kiện sử dụng bê tông cường độ cao phù hợp với tiêu chuẩn Việt
Nam.


90

- Trong khi chưa có quy trình tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam, thì
việc sử dụng tiêu chuẩn nước ngoài để tính toán cấu kiện sử dụng bê tông
cường độ cao là cần thiết và có thể áp dụng.


91

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Trung Hòa (2011), Kết cấu bê tông cốt thép theo quy phạm Hoa
Kỳ, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
[2] Phạm Duy Hữu, Nguyễn Long. (2011). Giáo trình Bê tông cường độ cao.
Nhà xuất bản xây dựng.
[3] Phạm Duy Hữu, Phạm Duy Anh, Nguyễn Thanh Sang, Nguyễn Lộc Kha.

Nghiên cứu vật liệu chế tạo bê tông cường độ rất cao. Tạp chí Giao thông vận
tải 7/2011.
[4] Phạm Duy Hữu, Nguyễn Ngọc Long, Đào Văn Đông , Phạm Duy Anh.
Bê tông cường độ cao và bê tông chất lượng cao” Nhà xuất bản Giao Thông
Vận Tải năm 2009.
[7] Trần Mạnh Tuân. Tính toán kết cấu bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI
318 – 2002. Nhà xuất bản xây dựng.
Tiếng Anh
[8] BS 8110 - 1997 Structural use of concrete.
[9] Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318 – 11) and
Commentary.
[10] Eurocode 2: Design of concrete structures (EN1992-1-1:2004)
[11] High perfomance concrete structural designers’ guide by the High
Perfomance Concrete Technology Delivery Team.
[12] State of the Report on high - Strength concrete (Báo cáo trình độ phát
triển khoa học kỹ thuật về bê tông cường độ cao ) - ACI - 363 - 92 – 1988.
[13] Ultra High Performance Fibre-Reinforced Concretes - AFGC Groupe de
travail BFUP.