BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

LÊ THANH TUẤN

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA
MỘT SỐ MÔ HÌNH VẬT LIỆU LÊN ĐỘ DẺO TIẾT DIỆN
DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

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

Hà Nội - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

LÊ THANH TUẤN
KHÓA: 2015-2017

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA
MỘT SỐ MÔ HÌNH VẬT LIỆU LÊN ĐỘ DẺO TIẾT DIỆN
DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN


Lê Thanh Tuấn


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học
độc lập của tôi. 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

Lê Thanh Tuấn


LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC BẢNG, BIỂU
DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ
PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
I. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 1
II. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 2
III. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 2
IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................. 2
Cấu trúc luận văn............................................................................................... 2
PHẦN NỘI DUNG ........................................................................................... 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ MÔ HÌNH VẬT LIỆU VÀ ĐỘ
DẺO TIẾT DIỆN DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP.............................................. 5
1.1 Giới thiệu................................................................................................... 5
1.2 Ứng xử của dầm bê tông cốt thép ............................................................. 6
1.2.1 Các giai đoạn làm việc của dầm bê tông cốt thép chịu uốn ................. 6

Chữ cái Latinh viết hoa

As

Tổng diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu kéo

As'

Tổng diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu nén

Ec

Mô đun đàn hồi của bê tông

Eo

Mô đun tổng thể của bê tông

Es

Mô đun đàn hồi của cốt thép

EcI

Độ cứng chống uốn của dầm

Ecm

Môđun đàn hồi của bê tông ở 28 ngày tuổi



Khoảng cách từ mép chịu nén, kéo của tiết diện đến trọng tâm của
cốt thép chịu kéo

b

Bề rộng của tiết diện


h

Chiều cao của tiết diện

kd

Chiều cao trục trung hòa

fc

Cường độ chịu nén của vật liệu bê tông

fc'

Cường độ chịu nén của bê tông không kiềm chế nở ngang đại giá
trị cực đại

f cc'

Cường độ chịu nén của bê tông kiềm chế nở ngang đại giá trị cực
đại


 co

Biến dạng nén của bê tông không bị kiềm chế có giá trị cực đại

 cc

Biến dạng nén của bê tông bị kiềm chế có giá trị cực đại

 cu

Biến dạng nén của bê tông bị kiềm chế tại trạng thái giới hạn

s

Biến dạng cốt thép

y

Biến dạng cốt thép điểm đầu ở trạng thái chảy


 yh

Biến dạng cốt thép điểm cuối ở trạng thái chảy

u

Biến dạng cốt thép điểm ở trạng thái giới hạn


Bảng 1.2

Các đặc trưng độ bền và Biến dạng của bê tông

Bảng 1.3

Các tính chất của cốt thép
Kết quả tính toán theo mô hình vật liệu tiêu chuẩn Châu Âu

Bảng 3.1

Eurocode 2 [9]
Kết quả tính toán theo mô hình vật liệu bê tông Hognestad

Bảng 3.2

(1951) [10]
Kết quả tính toán theo mô hình vật liệu bê tông Kent D. C. và

Bảng 3.3

Park R. (1971) [11]


DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
hình

Tên hình


Hình 1.8

Mô hình ứng suất – biến dạng bê tông theo Tsai W. T. [23]

Hình 1.9

Mô hình ứng suất – biến dạng bê tông theo Kent D. C. và
Park R. [11]

Hình 1.10

Mô hình ứng suất – biến dạng bê tông theo Razvi S. và
Saatcioglu M. [18]

Hình 1.11

Mô hình ứng suất – biến dạng bê tông theo Mander J.B.,
Priestley M.J.N. và Park, R. [15]

Hình 1.12

Mô hình ứng suất – biến dạng bê tông theo Mander J.B. [14]

Hình 1.13

Mô hình ứng suất – biến dạng bê tông theo Sheikh S. A. và
Uzumeri S. M. [22]

Hình 1.14


PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Độ dẻo là một đặc tính cơ bản và quan trọng của kết cấu mà khi thiết kế
phải dựa vào nó để thoả mãn các yêu cầu nhằm hạn chế hư hỏng và không sụp
đổ cho các cấu kiện công trình, nhất là những công trình chịu tác động lớn do
kháng chấn, tĩnh tải, hoạt tải...
Độ dẻo được đánh giá ở mức cục bộ ( tiết diện cấu kiện, cấu kiện) và tổng
thể (hệ kết cấu), vì vậy có nhiều cách để phân loại và xác định chúng qua độ
dẻo Biến dạng, uốn, chuyển vị thẳng, chuyển vị xoay… nhằm tối ưu hoá vật
liệu khi đưa vào sử dụng.
Khi hình thành khớp dẻo thì kéo theo là sự phân bố lại nội lực trong kết
cấu.
Với sơ đồ khớp dẻo thì tận dụng vật liệu tốt hơn ,tuy nhiên độ an toàn kém hơn
(kết cấu giảm bậc siêu tĩnh) và biến dạng lớn hơn.
Trong kết cấu bê tông cốt thép, phá hoại dẻo sẽ xảy ra khi hàm lượng cốt
thép chịu kéo được đặt hợp lý. Khi đó phá hoại lý tưởng nhất là vùng bê tông
chịu nén đạt đến cường độ chịu nén tính toán và gần như đồng thời cốt thép
chịu kéo đạt đến cường độ chảy dẻo, do đó tính theo sơ đồ kể tới biến dạng dẻo
của vật liệu sẽ tận dụng tối đa được khả năng chịu lực của cả cốt thép và của bê
tông. Các quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông và cốt thép sẽ ảnh hưởng
nhiều tới khả năng biến dạng (tính dẻo) của dầm khi cốt thép bắt đầu chảy dẻo.
Vì vậy tác giả chọn đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của một số mô hình vật liệu lên
độ dẻo tiết diện dầm bê tông cốt thép” để hiểu rõ hơn vấn đề này.
I. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu về ảnh hưởng của một số mô hình vật liệu (thép, bê tông) lên
độ dẻo tiết diện dầm bê tông cốt thép.


2


c. Đặc trưng của vật liệu cốt thép
1.3 Một số mô hình vật liệu bê tông
1.3.1 Mô hình không kể đến ảnh hưởng của kiềm chế nở ngang.
a. Mô hình tính toán theo tiêu chuẩn Eurocode 2
b. Mô hình vật liệu bê tông theo Kent D. C. và Park R. (1971)
c. Mô hình vật liệu bê tông theo Popovics P. (1973)
d. Mô hình vật liệu bê tông theo Hognestad (1951)
e. Mô hình vật liệu bê tông theo Tsai W. T. (1988)
1.3.2 Mô hình có kể đến ảnh hưởng của kiềm chế nở ngang.
a. Mô hình vật liệu bê tông theo Kent D. C. và Park R. (1971)
b. Mô hình vật liệu bê tông theo Razvi S. và Saatcioglu M. (1992)
c. Mô hình vật liệu bê tông theo Mander J.B., Priestley M.J.N. và Park, R.
(1988)
d. Mô hình vật liệu bê tông theo Mander J.B. (1983)
e. Mô hình vật liệu bê tông theo Sheikh S. A. và Uzumeri S. M. (1982)
1.4 Một số mô hình cho vật liệu cốt thép
1.4.1 Mô hình tính toán cốt thép theo tiêu chuẩn Eurocode 2
1.4.2 Mô hình tính toán cốt thép theo mô hình tính toán cốt thép theo ACI
Committee 318 (2002)
1.5 Nhận xét
Chương 2: Xác định độ dẻo dầm Bê tông Cốt thép bằng một số mô hình
vật liệu
2.1 Giới thiệu
2.2 Xây dựng bài toán tính toán độ dẻo theo độ cong cho dầm bê tông cốt thép
2.2.1 Trường hợp không kể đến ảnh hưởng của kiềm chế nở ngang
a. Mô hình tính toán theo tiêu chuẩn Eurocode 2


4


Kết luận
Luận văn đã nghiên cứu độ dẻo cong của dầm BTCT đặt cốt thép kép khi sử
dụng các mô hình vật liệu bê tông khác nhau có xem xét đến giai đoạn củng cố
(strain hardening) của vật liệu thép. Các kết quả chính của luận văn:
- Tìm hiểu về một số mô hình vật liệu bê tông và cốt thép, các nhân tố ảnh
hưởng tới độ dẻo tiết diện dầm bê tông cốt thép.
- Thiết lập phương trình để xác định độ dẻo cong của dầm bê tông cốt thép
khi sử dụng một số mô hình vật liệu bê tông.
- Thiết lập được các bước giải lặp để tính toán độ dẻo cong của dầm một cách
chính xác.
Kết quả tính toán từ ví dụ cho thấy sử dụng mô hình vật liệu bê tông có ảnh
hưởng khá đáng kể lên độ dẻo cong của dầm bê tông cốt thép.
Kiến nghị
-Tính toán thêm một vài mô hình vật liệu bê tông không bị kiềm chế và bị
kiềm chế nở ngang và so sánh với kết quả thực nghiệm để hiểu rõ hơn phạm
vi sử dụng các mô hình.
- Nghiên cứu tiếp độ dẻo của cột, vách bê tông cốt thép.
- Nghiên cứu độ dẻo của dầm khi chịu tải trọng động.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tiếng việt
1.

Bộ xây dựng (2004). “Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép”, Nhà xuất
bản Xây Dựng, Hà Nội.

2.

Lê Bình Dương (2015). “Phân tích khung bê tông cốt thép kể tới sự phân

8.

Arthur Nilson (1997), “Design of concrete structures”.

9.

Dan J Raynor, Dawn E Lehman và John F Stanton (2002), "Bond-slip
response of reinforcing bars grouted in ducts", Structural Journal. 99(5),
568-576.

10. Debernardi P. G. and Taliano M. (2002). “On Evaluation of Rotation
Capacity for Reinforced Concrete Beams”. ACI Structural Journal, vol.
99, no. 3, pp.360-368, 2002.


11. Dudley Charles Kent and Robert Park (1971), "Flexural members with
confined concrete", Journal of the Structural Division.
12. HEH Roy và Mete A Sozen (1965), "Ductility of concrete", Special
Publication. 12, 213-235.
13. Hognestad E. (1951). “A study of combined bending and axial load in
reinforced concrete members”, Bulletin Series No. 399, E ngineering
Experiment Station, University of Illinois, Urbana, III.
14. Mander J.B. (1983), “Seismic design of bridge piers”, University of
Canterbury. Civil Engineering, 1983.
15. Mander J.B., Priestley, M.J.N. and Park, R. “Theoretical stress-strain
model for confined concrete”, J. Struct. Engin., ASCE 1988 ; 114(8):
1804-26
16. Pier Giorgio Debernardi and Maurizio Taliano, (2002). “On Evaluation
of Rotation Capacity for ReinforcedConcrete Beams”, ACI Structural
Journal, V. 99, No. 3, May-June 2002.

reinforcement on flexural strength and ductility of reinforced concrete
columns”, Struct. Design Tall Spec. Build. 20, 784–800.
28. Ziara MM, Haldane D, Kuttab AS. (1995). “Flexural behavior of
beams with confinement”, ACI Structural Journal 19.