BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN DUY QUỲNH THIẾT KẾ CHI TIẾT CHÔN SẴN TRONG BÊ TÔNG THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ MỸ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DD&CN Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN DUY QUỲNH KHÓA 2015 - 2017 THIẾT KẾ CHI TIẾT CHÔN SẴN TRONG BÊ TÔNG THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ MỸ Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DD&CN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐẶNG VŨ HIỆP Hà Nội – 2017 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Khoa sau đại học trườngĐại học Kiến trúc Hà Nội hướng dẫn khoa học Thầy TS.ĐẶNG VŨ HIỆP Tác giảxin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThầyTS.ĐẶNG VŨ HIỆP Thầy, Cô khoa sau đại học tồn thể Thầy, Cơ trường Đại học Kiến trúc Hà Nội hướng dẫn, định hướng khoa học thường xuyên tạo điều kiện giúp đỡ mặt để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Xây dựng Miền Tây tạo điều kiện thuận lợi thời gian, kinh phí giúp tác giả hồn thành tốt khóa học.Cảm ơn Thầy, Cơ đồng nghiệp phòng Quản lý Đào tạo Gia đình ủng hộ, động viên khích lệ tinh thần, chia công việc suốt thời gian qua để tác giả hoàn thành luận văn Do thời gian trình độ cịn nhiềuhạn chế nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận nhận xét góp ý để đề tài luận văn hoàn thiện Một lần nữa, tác giả xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Duy Quỳnh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa họcđộc lập tơi Các số liệu, kết tính tốn nêu luận văn trung thực có nguồn gốc rỏ ràng Tác giả Luận văn Nguyễn Duy Quỳnh MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu đề tài * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Nội dung nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Cấu trúc luận văn: CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sự cố cơng trình liên quan đến hệ thống neo dạng bu lông 1.2 Vật liệu dùng cho hệ thống neo dạng bu lông 1.2.1 Bê tông theo TCVN 5574 – 2012 1.2.2 Bê tông theo tiêu chuẩn ACI 318 – 2011 1.2.3 Bu lông theo TCVN 5575 – 2012: 1.2.4 Bu lông theo tiêu chuẩn ACI 318 – 2008 13 1.3 Hệ thống neo dạng bu lông thường gặp 23 1.3.1 Hệ thống neo lắp đặt trước 24 1.3.2 Hệ thống neo lắp đặt sau 29 1.4 Ứng xử hệ thống neo dạng bu lông bê tông 33 1.4.1 Quan hệ chuyển vị - biến dạng dạng phá hủy tải trọng kéo cắt 34 1.4.2 Cường độ giới hạn neo chịu kéo 36 1.4.3 Cường độ giới hạn neo chịu cắt 40 1.5 Nhận xét chương 42 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA HỆ THỐNG NEO DẠNG BU LÔNG LẮP ĐẶT TRƯỚC THEO TCVN 5574 – 2012 VÀ ACI 318 – 08 44 2.1 Tính tốn khả chịu kéo, chịu cắt chịu uốn hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 - 2012 44 2.1.1 Các neo hàn thẳng góc vào thép phẳng chi tiết đặt sẵn, chịu tác dụng mô men uốn M , lực N thẳng góc với chúng lực cắt Q tải trọng tĩnh đặt mặt phẳng đối xứng chi tiết đặt sẵn 44 2.1.2 Trường hợp tất bu lông neo chịu kéo 46 2.1.3 Trường hợp tất bu lông neo chịu nén 49 2.1.4 Nếu lực cắt Q tác dụng lên chi tiết đặt sẵn theo hướng tiến đến mép cấu kiện, khơng có neo xiên, việc tính tốn giật vỡ bê tơng thực theo điều kiện 50 2.2 Tính tốn khả chịu kéo, chịu cắt chịu uốn hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo tiêu chuẩn ACI 318 - 08 51 2.2.1 Tính tốn khả chịu lực neo đơn dạng bu lông lắp đặt trước chịu lực kéo theo tiêu chuẩn ACI 318 – 08 51 2.2.2 Tính tốn khả chịu lực neo đơn dạng bu lông lắp đặt trước chịu lực cắt theo tiêu chuẩn ACI 318 – 08 56 2.2.3 Tính tốn khả chịu lực neo lắp trước dạng bu lông chịu lực kết hợp kéo cắt (uốn) theo ACI 318 – 08 60 2.3 Xây dựng bước tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 - 2012 ACI 318 - 08 64 2.3.1 Xây dựng bước tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông theo TCVN 5574 - 2012 64 2.3.2 Xây dựng bước tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông theo tiêu chuẩn ACI 318 - 08 67 2.4 Nhận xét chương 69 CHƯƠNG 3: VẬN DỤNG TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA HỆ THỐNG NEO DẠNG BU LÔNG LẮP ĐẶT TRƯỚC THEO TCVN 5574 – 2012 VÀ ACI 318 - 08 71 3.1 Ví dụ 1: Tính khả chịu lực kéo neo đơn dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 ACI 318 - 08 72 3.1.1 Tính khả chịu lực kéo hệ thống neo đơn dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 72 3.1.2 Tính khả chịu lực kéo hệ thống neo đơn dạng bu lông lắp đặt trước theo TC ACI 318 – 08 76 3.2 Ví dụ 2: Tính khả chịu lực hệ thống neo nhóm dạng bu lơng lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 ACI 318 – 08 81 3.2.1 Tính khả chịu lực nhóm neo dạng bu lơng lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 81 3.2.2 Tính khả chịu lực nhóm neo dạng bu lông lắp đặt trước theo tiêu chuẩn ACI 318 – 08 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: 93 * Kết luận: 93 * Kiến nghị: 94 TÀI LIỆU THAMKHẢO: DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng, biểu bảng Bảng 1.1 Các cường độ tính tốn bê tơng Rb, Rbt tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ Trang Bảng 1.2 Cấp độ bền chịu nén bê tông theo ACI 318 – 2011 Bảng 1.3 Cường độ tính tốn liên kết bu lông Bảng 1.4 Cường độ tính tốn chịu cắt (fvb) kéo (ftb) bu lơng Bảng 1.5 Cường độ tính tốn chịu ép mặt (fcb) bu lông 10 Bảng 1.6 Cường độ tính tốn chịu kéo (fba) bu lơng neo 10 Bảng 1.7 Đặc trưng học bu lông cường độ cao fub 11 Bảng 1.8 Đặc trưng vật liệu dùng cho bu lông neo Bảng 1.9 Bảng 1.10 Bảng 1.11 Diện tích mặt cắt ngang (Abrg) bu lơng neo, Loại neo có ren óc vặn, loại có long đèn đệm Kích Thước cấu tạo bu lơng đinh tán để xác định diện tích chịu tải (Abrg) Kích thước cấu tạo ốc vặn (Êcu) để xác định diện tích chịu tải (Abrg) 8-9 12-15 16-17 18-19 20-21 Bảng 1.12 Phân loại hai nhóm neo 22 Bảng 3.1 Bảng tính tốn cường độ vật liệu theo tiêu chuẩn 70 Bảng 3.2 Tổng hợp cường độ thiết kế dạng phá hủy định 79 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Tổng hợp cường độ thiết kế từ ví dụ theo hai tiêu chuẩn Tổng hợp cường độ thiết kế dạng phá hủy định lưc kéo Tổng hợp cường độ thiết kế dạng phá hủy định lực cắt 80 89 90 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang Hai trụ điện 500 kV xã Tiến Dũng, huyện Yên Dùng, Hình 1.1 tỉnh Bắc Giang đổ gảy ngày 22/4/2016 hệ thống neo bu lông lắp đặt trước thiết kế khơng đạt u cầu Hình 1.2 Kích thước bu lơng tra bảng 1.8 18 Hình 1.3 Bu lơng thường 24 Hình 1.4 Bu lơng chử J, L 24 Hình 1.5 Thanh ren 24 Hình 1.6 Thanh ren chèn 24 Hình 1.7 Thanh hàn vào thép 24 Hình 1.8 Liên kết bu lơng 24 Hình 1.9 Neo cốt thép 25 Hình 1.10 Neo điều chỉnh 25 Hình 1.11 Móc chờ vận chuyển với măng sơng ren 25 Hình 1.12 Neo cho máng đúc sẵn 26 Hình 1.13 Hệ thống neo dạng bu lơng lắp đặt trước ngồi thực tế 26-27 Hình 1.14 Phương pháp lắp đặt neo bu lơng ren bố trí trước 28 Hình 1.15 Neo chèn vữa 29 Hình 1.16 Neo dạng xoắn mở rộng 29 Hình 1.17 Neo vỏ mở rộng 30 Hình 1.18 Neo đệm 30 Hình 1.19 Neo chốt 30 Hình 1.20 Hai thiết kế dạng neo cắt xén 30 Hình 1.21 Trình tự lắp đặt hệ thống neo lắp sau 31 Hình 1.22 Thi cơng hệ thống neo dạng bu lơng lắp đặt sau ngồi 31-32 thực tế Hình 1.23 Các hình thức chịu tải neo Hình 1.24 Các dạng phá hủy kéo, cắt chủ yếu hệ thống neo 32 33-34 Quan hệ chuyển vị- tải trọng điển hình neo có đầu Hình 1.25 neo khơng có đầu (Theo Rehm, Eligehausen, and Mallee 35 1988) Tỉ số thực tế so với tải dự đoán theo phương trình (1.12) Hình 1.26 dạng phá hủy cốt thép (Theo Klingner and Mendonca 36 1982) Hình 2.1 Sơ đồ nội lực tác dụng lên chi tiết đặt sẵn 43 Sơ đồ giật vỡ bê tơng (có gia cường đầu neo) với Hình 2.2 N a' n  46 Sơ đồ giật vỡ bê tông (không gia cường đầu neo) Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 với N a' n  Sơ đồ tính tốn giật vỡ bê tơng neo thẳng góc chi tiết đặt sẵn lực cắt Q Sơ đồ tính tốn giật vỡ bê tơng neo thẳng góc chi tiết đặt sẵn theo tiêu chuẩn Mỹ Sơ đồ tính tốn cách xác định diện tích hình chiếu Anc cho neo đơn chịu kéo tâm lắp đặt trước Cách xác định diện tích hình chiếu Anc cho neo đơn lắp đặt trước chịu kéo lệch tâm Sơ đồ tính tốn neo đơn lắp đặt trước chịu lực cắt Cách xác định diện tích hình chiếu bê tơng phá hủy Avco 48 50 52 54 54 56 58 Hình 2.10 Cách xác định diện tích hình chiếu mặt phá hủy Avc 58 Hình 2.11 Bu lơng lắp đặt trước chịu tải kết hợp kéo cắt (uốn) 60 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Sơ đồ tính chi tiết neo dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 Sơ đồ tính chi tiết neo đơn dạng bu lông lắp đặt trước chịu lực kéo theo tiêu chuẩn ACI 318 - 08 Chi tiết hệ thống neo nhóm dạng bu lơng lắp đặt trước Chi tiết hệ thống neo nhóm dạng bu lơng lắp đặt trước theo tiêu chuẩn ACI 318 – 08 71 75 81 85 MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Trong năm qua, ngày có nhiều tổ chức, cơng ty nước ngồi đầu tư vào Việt Nam nhiều lĩnh vực khác nhau, có lĩnh vực Xây dựng Từ thực tế đó, ngày có nhiều cơng trình u cầu thiết kế khơng phải theo tiêu chuẩn Việt Nam mà theo tiêu chuẩn nước tiêu chuẩn AISC (Mỹ), BS (Anh), JIS (Nhật), Eurocode Khi thiết kế công trình theo tiêu chuẩn nước ngồi kỹ sư thiết kế Việt Nam gặp nhiều khó khăn để tiếp cận, hiểu sâu quan niệm tính tốn, quy trình tính tốn, ưu nhược điểm tiêu chuẩn để áp dụng hợp lý Chủ trương Bộ Xây dựng dần đổi mới, thay tiêu chuẩn thiết kế hành hướng theo tiêu chuẩn Eurocode (EN) Bộ Xây dựng ban hành TCVN 5574: 2012 (Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế) Do việc tìm hiểu phương pháp tính tốn kết cấu theo hệ thống tiêu chuẩn nước nước ngồi nói chung, Mỹ nói riêng cần thiết để kỹ sư thiết thu, hội nhập nhanh trình đổi hệ thống tiêu chuẩn thiết kế Việt Nam Hiện nay, nhiều cơng trình kết hợp sử dụng cấu kiện bê tông cốt thép với cấu kiện thép lắp ghép cấu kiện bê tông cốt thép lại với mối nối liên kết để tạo thành hệ kết cấu hoàn chỉnh, sử dụng rộng rải nhiều loại cơng trình xây dựng như: Công nghiệp, nhà cao tầng, tháp vô tuyến, biển quảng cáo, đài nước, cầu cống Việc liên kết cấu kiện lại với thực thông qua vài hệ thống neo, hệ thống neo đóng vai trị quan trọng việc truyền lực qua lại cấu kiện với 2 Có hai hình thức neo cấu kiện bê tơng cốt thép: Đó neo lắp đặt trước (neo chôn sẵn chổ) neolắp đặt sau.Luận văn tập trung tìm hiểu tính tốn hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo tiêu chuẩn Việt Nam Hoa Kỳ, qua tiến tới góp phần cải thiện qui trình tính tốn khả chịu lực hệ thống neo theo TCVN * Mục đích nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu, tìm hiểu ứng xử hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước chịu kéo, chịu cắt chịu uốn * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Tìm hiểu tính tốn khả chịu kéo, chịu cắt chịu uốn hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước - Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu lý thuyết tính tốn tính tốn khả chịu lựccủa hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo trường hợp ứng xử * Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết * Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu loại neo dạng bu lơng thường gặp - Tìm hiểu làm việc hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước - Tính tốn, kiểm tra khả chịu lựccủa hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo cáctiêu chuẩn sử dụng phổ biến TCVN 5574 - 2012 TC ACI 318-08 - So sánh, đánh giá việc tính tốnkhả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo hai tiêu chuẩn trên, nhằm giúp người thiết kế có nhìn tổng thể tính tốn hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước 3 * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Nâng cao trình độ thân người nghiên cứu, giúp cho người nghiên cứu có thêm hiểu biết lý thuyết tính tốn ứng xử hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước - Dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên kỹ sư ngành Xây dựng * Cấu trúc luận văn: Ngoài phần mở đầu kết luận kiến nghị, nội dung luận văn bao gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan: Chương 2: Tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 ACI 318 – 08: Chương 3: Vận dụng tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 ACI 318 – 08: THƠNG BÁO Để xem phần văn 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: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: * Kết luận: Qua trình tìm hiểu, phân tích tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trướctheo hai tiêu chuẩn TCVN 5574 - 2012 ACI – 318 - 08,luận văn tìm hiểu số vấn đề sau: Nhận biết giống khác hai tiêu chuẩn về: Vật liệu, nguyên lý tính toán, nguyên nhân gây dạng phá hoại, khả chịu lực hệ thống neo theo trường hợp phá hoại Phương pháp tính tốn, kiểm tra neo chôn sẵn (lắp đặt trước) theo tiêu chuẩn ACI 318 – 08 Lập bước tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theoTCVN 5574 - 2012 ACI 318 - 08 Tiến hành tính tốn ví dụ cụ thể, làm sáng tỏ việc vận dụng tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 ACI 318 - 08 Qua việc tính tốn khả chịu lực hệ thống neo dạng bu lông lắp đặt trước theo TCVN 5574 – 2012 ACI 318 - 08tác giả có nhận xét sau: - Khả chịu lực kéo (uốn) hệ thống neo theo TC ACI 318 – 08 bao gồm khả chịu lực bu lông bê tông chủ yếu bê tơng chịu Vì dạng phá hoại bê tông vỡ diễn sớm tải trộng tác dụng lên hệ thống neo vượt giới hạn cho phép - Việc tính tốn, thiết kế neo dạng bu lông lắp đặt trước theo tiêu chuẩn ACI 318 – 08 quy định rành mạch, cụ thể so với TCVN 5574 – 2012 94 - Qua hai ví dụ rút nhận xét ban đầu tiết diện, loại vật liệu, hình thức bố trí Khả chịu lực hệ thống neo theo tiêu chuẩn Việt Nam cho giá trị nhỏ tiêu chuẩn ACI 318 - 08 - Khả chịu lực hệ thống neo phụ thuộc nhiều vào cấp độ bền bê tông, quy cách vị trí lắp đặt neo * Kiến nghị: - Tiếp tục tìm hiểu cách thiết kế hệ thống neo dạng bu lông lắt đặt sau TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, TCXDVN 5574 – 2012, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế, Nxb Xây dựng Hà Nội Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, TCVN 5575 - 2012, Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế, Nxb Xây dựng Hà Nội Hướng dẫn thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép theo TCXDVN 356 : 2005, tủ sách khoa học công nghệ xây dựng, Nxb Xây dựng Nguyễn Trung Hịa, Kết cấu bê tơng cốt thép theo quy phạm Hoa kỳ, Nxb Xây dựng Trần Mạnh Tuân, Tính tốn kết cấu bê tơng cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 2002, Nxb Xây dựng Hà nội Tiếng Anh ACI 318 – 08,Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, First PrintingJanuary 2008, American Concrete Institute Anchorage to Concrete, Bridge design Aids 5-81, JAnuAry 2012 ACI 355.3R-11, Guide for Design of Anchorage to Concrete: Examples Using ACI 318 Appendix D,First printing May 201, American Concrete Institute® ACI 355.1R-91,State-of-the-art report on anchorage to concrete, Reapproved 1997, Reported by ACI Committee 355 10 R Eligehausen, R Mallée and J F Silva, 2006, ‘Anchorage in Concrete Construction’ Published 2006 Ernst & Sohn GmbH & Co KG 11.http://www.phapluatplus.vn/vu-cot-dien-500kv-do-guc-bu-long-thiet-kesai-d11931.html 12.https://www.google.com.vn/search?q=hình+bu+long&espv=2&tbm=isch &imgil  ... cầu thiết kế khơng phải theo tiêu chuẩn Việt Nam mà theo tiêu chuẩn nước tiêu chuẩn AISC (Mỹ) , BS (Anh), JIS (Nhật), Eurocode Khi thiết kế công trình theo tiêu chuẩn nước ngồi kỹ sư thiết kế Việt. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN DUY QUỲNH KHÓA 2015 - 2017 THIẾT KẾ CHI TIẾT CHÔN SẴN TRONG BÊ TÔNG THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ MỸ Chun ngành:... Nxb Xây dựng Hà Nội Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam, TCVN 5575 - 2012, Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế, Nxb Xây dựng Hà Nội Hướng dẫn thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép theo TCXDVN 356 :