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 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 NCVL Chủ nhiệm đề tài Cán thực Phạm Hữu Hanh Nguyễn Công Thắng Lưu Văn Sáng Chế tạo mẫu thử dạng dầm Từ kết sơ đề tài đă tiến hành đúc cấu kiện dầm dạng tấm: Từ kết nghiên nêu Bảng 1.1 chế tạo cấu kiện dạng dầm dạng Mặt cắt dầm thể Hình 1.1 Bảng 1 Cấp phối hợp lý dùng đúc mẫu thử phòng thí nghiệm Loại vật liệu Đơn vị CP hợp lý M80 CP hợp lý M60-C Kết cấu dầm Kết cấu 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 phòng thí nghiệm Hỗn hợp bê tông đồng có độ đồng cao HHBT không bị phân tầng, tách nước Trong trình trộn cần ý nên trộn hỗn hợp cát, đá với lượng dùng nước trước để tạo độ ẩm bão hòa bề mặt cốt liệu phát huy tối đa tính chất phụ gia hóa dẻo Quá trình thi công chế tạo dầm điều kiện phòng thí nghiệm cần liên tục, tránh gián đoạn làm kết cấu bị phân thành nhiều lớp Kết thí nghiệm hỗn hợp bê tông phòng thí nghiệm: Bê tông M60-C có độ chảy D = 660 mm, bê tông M80 có độ chảy D= 680 mm Sau tháo khuôn phải dưỡng hộ kết cấu cẩn thận đảm bảo kết cấu không bị nứt nẻ.v.v Dầm đúc xong thể Hình 1 Hình 1.2 Hình 1.1 Dầm bê tông chất lượng cao M80 Hình 1.2 Mẫu dạng sau chế tạo Kết thí nghiệm phòng thí nghiệm: Bê tông cấu kiện dầm M80: Cường độ nén Rn= 88,2 MPa Bê tông cho cấu kiện dạng M60: Rn= 64,6 MPa Sau bảo dưỡng mẫu, tiến hành khoan mẫu để đánh giá chất lượng bê tông kết cấu Quá trình khoan mẫu bê tông phòng thí nghiệm thể Hình 1.3 Dò cốt thép trước khoan mẫu Bắt vít nở vào dầm Khoan mẫu Hình 1.3 Quá trình khoan mẫu bê tông cấu kiện dầm Kết khoan mẫu cho thấy phân bố cốt liệu dầm đồng đều, hàm lượng bọt khí mẫu lớn Điều khắc phục cách sử dụng thiết bị rung đầm dùi thi công dầm Tiến hành thí nghiệm cường độ nén mẫu khoan, cường độ mẫu Rn= 85.3 MPa Như cường độ nén bê tông cấu kiện tương đương với cường độ mẫu đúc phòng thí nghiệm Quá trình thí nghiệm uốn dầm thể Hình 1.4 Hình 1.4 Quá trình thí nghiệm uốn dầm Pmax uốn =2,5T Tính toán moment phá hủy theo sơ đồ công thức h : chiều cao dầm b : bề rộng dầm Mu : Moment phá hủy As : Diện tích cốt thép chịu uốn σ st : ứng suất chảy thép Biểu đồ biến dạng fbu : ứng suất nén 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 / b fbu Mu = As σ st z = As σ st (d-0.4 yu ) Mặt cắt phân tích tiết diện BTCT chịu uốn Trạng Thái Giới Hạn (TTGH) Kết luận: Kết thí nghiệm moment phá hủy đạt giá trị cao 175.000 daNcm đáp ứng khả chịu lực cho nhà siêu cao tầng Chế tạo sản phẩm dạng 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 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 thí nghiệm mẫu uốn 10cm x 10cm x 40cm) Các cấp tải thí nghiệm C0: tải C1: 200kg/m2 vùng C2: 200kg/m2 toàn C3: 400kg/m2 vùng tấm, 200kg/m2 vùng lại (đến cấp C3, cho giảm tải cấp C2, C1 C0, sau tăng lên cấp C4) C4: 400kg/m2 toàn C5: 500kg/m2 toàn C6: 600kg/m2 toàn C7: 700kg/m2 toàn C8: 800kg/m2 toàn Thí nghiệm thể hình 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 thí nghiệm tính toán xấp xỉ nhau, điều chứng tỏ giai đoạn vật liệu làm việc vùng đàn hồi, modul đàn hồi giả thiết GPa hợp lý + Ở cấp tải C4 (400 kg/m 2), độ võng đo thực tế bắt đầu lớn nhiều so với tính toán, chứng tỏ modul đàn hồi thực tế bị suy giảm, vật liệu làm việc giai đoạn đàn dẻo Độ võng thực tế 19.10 mm, tương đương 1/150 nhịp + Trong giai đoạn tăng giảm tải C3=>C2’=>C1’=>C0’=>C1’’=>C2’’=>C3’’ ta phân tích tính biến dạng đàn hồi biến dạng dư bê tông sau: Biến dạng đàn hồi hiệu độ võng C3 C0’ (16.28-9.34=6.94 mm); Biến dạng dư độ võng tuyệt đối C0’ (9.34 mm) + Ở cấp tải C5, C6, C7: sai khác độ võng tính toán lý thuyết thí nghiệm ổn định, điều chứng tỏ thềm chảy gần nằm ngang vật liệu giai đoạn chảy dẻo 12 + Ở cấp tải C8 bị phá hoại, nhiên vết nứt lớn nằm ¼ nhịp, cón vết nứt thứ nằm nhịp, điều chứng tỏ bê tông chưa thi công đều, nên gây tượng cục nằm vùng ứng suất max Kết luận + Với thí nghiệm mỏng UHPC cho kết vượt trội uốn so với bê tông thông dụng + Đến mức tải 400 kg/m2 mỏng UHPC (dày 45mm với nhịp 3m) đạt độ võng cho phép BTCT (1/150 nhịp) Nếu dùng bê tông cốt thép thường, cấp tải muốn đạt độ võng cho phép, sàn cần dày 80mm có thép nhiều + Tuy nhiên, chưa tận dụng hết khả chịu nén cao UHPC + UHPC có miền đàn hồi dài rõ rệt bê tông thường (bê tông thường nói chung có miền đàn hồi-dẻo) + Modul đàn hồi UHPC giảm nhanh trường làm việc uốn, miền đàn hồi Thí nghiệm với UHPC có ngày tuổi cao cho phép đánh giá độ suy giảm đường cong phát triển, biến đổi thông số theo thời gian +Việc thi công đổ không gây tượng nứt, phá hoại cục bộ, cần khắc phục để kết thí nghiệm xác 13 [...]... 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... (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... 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... 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