Ảnh hưởng của tổn hao ứng suất đến độ tin cậy của sàn bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau có bám dính

bé GI¸O DôC Vµ §µO T¹O bé x©y dùng

viÖn khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng

NguyÔn ChÝ HiÕu

¶nh h−ëng cña tæn HAO øng suÊt

®Õn ®é tin cËy cña sµn b£ T¤NG CèT THÐP

øng lùc tr−íc c¨ng sau Cã b¸m dÝnh

LUËN ¸N TIÕN SÜ Kü THUËT

Hµ Néi, 2014

bé GI¸O DôC Vµ §µO T¹O bé x©y dùng

viÖn khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng

NguyÔn ChÝ HiÕu

¶nh h−ëng cña tæn HAO øng suÊt

®Õn ®é tin cËy cña sµn b£ T¤NG CèT THÐP

øng lùc tr−íc c¨ng sau Cã b¸m dÝnh

LUËN ¸N TIÕN SÜ Kü THUËT

Chuyªn ngµnh: Kü THUËT X©y dùng C¤NG TR×NH

D©n dông vµ C«ng nghiÖp

M· sè: 62.58.02.08

C¸n bé h−íng dÉn KHOA HäC

1. PGS.TS. NguyÔn Xu©n ChÝnh

2. TS. Lª Minh Long

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang iii

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Nguyễn Chí Hiếu

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ

công trình nào. Các nguồn thông tin và số liệu sử dụng trong luận án được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà N
i, ngày … tháng … năm 2014

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Chí Hiếu

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang iv

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu sinh xin được trân trọng cảm ơn các nhà khoa học trong và ngoài Viện đã

động viên, khuyến khích, trao đổi kiến thức chuyên môn và cung cấp thông tin khoa học trong

suốt thời gian nghiên cứu sinh thực hiện luận án

Xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo, hội đồng Khoa học Viện, bộ môn Kết cấu, Viện

Thông tin Đào tạo và Tiêu chuẩn hoá đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ nghiên cứu sinh để luận

án được hoàn thành và bảo vệ đúng quy trình.

Xin được gửi lời cảm ơn đến cán bộ công nhân viên Công ty Cổ phần Đầu tư và Công

nghệ Xây dựng IBST, trong đó đặc biệt là các cán bộ phòng Tư vấn và phòng Công nghệ Xây

dựng, những nguời trực tiếp thực hiện các dự án về công nghệ ứng lực trước trong nhiều năm

qua, đã cùng nghiên cứu sinh thu thập các số liệu để hoàn thành luận án này.

Đặc biệt, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới

PGS.TS Nguyễn Xuân Chính, cán bộ hướng dẫn chính, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ

và cho nhiều chỉ dẫn khoa học có giá trị giúp nghiên cứu sinh hoàn thành luận án này cũng như

nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học.

Cuối cùng, xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với những người thân trong gia đình, bạn bè,

đồng nghiệp đã động viên, chia sẻ những khó khăn với nghiên cứu sinh trong suốt thời gian

thực hiện luận án.

Hà N
i, ngày … tháng … năm 2014

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Chí Hiếu

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang v

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.........................................................................................................................iii

LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................................iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU............................................................................................................ix

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH ........................................................................................xii

MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ......................................................................................................... 4

I.1. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘ TIN CẬY

CÔNG TRÌNH BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC......................................................... 4

I.1.1. Nghiên cứu ngoài nước................................................................................................. 4

I.1.2. Nghiên cứu trong nước ................................................................................................. 8

I.2. CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ, THI CÔNG KẾT CẤU SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC

TRƯỚC VÀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM .............................................................. 11

I.2.1. Phân loại kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước, tình hình ứng dụng tại Việt Nam.... 11

I.2.2. Ưu, nhược điểm của kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước...................................... 13

I.2.3. So sánh kết cấu sàn bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau có bám dính và căng sau

không bám dính........................................................................................................................ 14

I.2.4. Qui trình thiết kế, thi công kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước .............................. 14

I.2.5. Một số hình ảnh mô tả giai đoạn chính thi công sàn bê tông cốt thép ứng lực trước... 16

I.3. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI TRONG THIẾT KẾ, THI CÔNG VÀ KHAI THÁC SỬ

DỤNG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC TẠI VIỆT NAM .................................. 17

I.3.1. Về thiết kế ................................................................................................................... 17

I.3.2. Về thi công và khai thác sử dụng ................................................................................ 18

I.4. NHIỆM VỤ ĐẶT RA CHO LUẬN ÁN............................................................................ 19

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TIÊU CHUẨN TÍNH TOÁN VÀ TÍNH ỨNG SUẤT

TRONG BÊ TÔNG CHO TRƯỜNG HỢP THIẾT KẾ TỔNG QUÁT.......................................... 21

II.1. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TỔN HAO ỨNG SUẤT THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN ĐANG

ĐƯỢC ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM......................................................................................... 21

II.1.1. Theo tiêu chuẩn AS 3600-2009 [46], [45], [44], [43]..................................................... 22

II.1.2. Theo tiêu chuẩn BS EN 1992-1-1:2004 [49], [65] ........................................................ 25

II.1.3. Theo tiêu chuẩn ACI 318-08 [42], [71], [75], [84] ......................................................... 27

II.1.4. Theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 [2], [4].................................................................... 29

II.1.5. Nhận xét...................................................................................................................... 31

II.2. VÍ DỤ TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH TỔN HAO ỨNG SUẤT THEO CÁC TIÊU CHUẨN.. 31

II.2.1. Lựa chọn số liệu đầu vào ............................................................................................ 31

II.2.2. Kết quả tính toán tổn hao ứng suất theo các tiêu chuẩn.............................................. 32

II.2.3. So sánh kết quả tính toán tổn hao ứng suất theo các tiêu chuẩn ................................ 32

II.2.4. Kiến nghị lựa chọn tiêu chuẩn tính toán ...................................................................... 35

II.3. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ, KIỂM TRA KẾT CẤU SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC

TRƯỚC THEO AS 3600-2009 ................................................................................................. 35

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang vi

II.3.1. Lựa chọn cường độ bê tông '

c

f và chiều dày sàn Ds ................................................... 35

II.3.2. Phân tích nội lực trong sàn.......................................................................................... 36

II.3.3. Lớp bê tông bảo vệ và độ võng của cáp...................................................................... 38

II.3.4. Chọn dạng quỹ đạo cáp ở các nhịp............................................................................. 38

II.3.5. Lựa chọn cáp và ứng suất ban đầu............................................................................. 38

II.3.6. Tính toán tổn hao ứng suất ......................................................................................... 38

II.3.7. Lựa chọn sơ bộ số lượng cáp trong từng dải cột và giữa nhịp .................................... 38

II.3.8. Các bước thiết kế, kiểm tra ......................................................................................... 40

II.3.9. Nhận xét...................................................................................................................... 41

II.4. VÍ DỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG

SAU CÓ BÁM DÍNH VÀ KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN KIỂM SOÁT VẾT NỨT SÀN THEO TIÊU

CHUẨN AS 3600-2009............................................................................................................. 41

II.4.1. Nhiệm vụ và điều kiện giới hạn của bài toán thiết kế................................................... 41

II.4.2. Chọn số liệu đầu vào................................................................................................... 42

II.4.3. Tính toán nội lực trong sàn và tính toán tổn hao ứng suất........................................... 42

II.4.4. Tính toán số lượng cáp ............................................................................................... 42

II.4.5. Kiểm tra điều kiện kiểm soát vết nứt sàn theo ứng suất cho phép............................... 42

II.4.6. Các thông số ảnh hưởng đến ứng suất trong bê tông ................................................. 44

II.4.7. Sự thay đổi ứng suất trong bê tông dưới ảnh hưởng của các thông số biến động ...... 45

II.4.8. Nhận xét...................................................................................................................... 45

II.5. TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT TRONG BÊ TÔNG CHO BÀI TOÁN TỔNG QUÁT THIẾT KẾ

SÀN ỨNG LỰC TRƯỚC n NHỊP THEO TIÊU CHUẨN AS 3600-2009 .................................... 46

II.5.1. Nhiệm vụ và điều kiện giới hạn của bài toán thiết kế................................................... 46

II.5.2. Tính toán nội lực trong sàn.......................................................................................... 46

II.5.3. Tính toán mô men treo ở các nhịp do tải trọng w w= eq gây ra................................... 47

II.5.4. Tính lực kéo còn lại của cáp sau khi trừ đi các tổn hao ứng suất tức thời ................... 47

II.5.5. Tính lực kéo còn lại của cáp sau khi trừ đi toàn bộ tổn hao ứng suất.......................... 48

II.5.6. Chọn sơ bộ số lượng cáp Ni 1i −

cho từng nhịp ............................................................ 49

II.5.7. Ứng suất trong bê tông ngay sau khi kéo căng ........................................................... 50

II.5.8. Ứng suất trong bê tông ở giai đoạn sử dụng dài lâu.................................................... 51

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA CHƯƠNG 2 ................................................................................ 51

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG HÀM CÔNG NĂNG THEO TIÊU CHÍ KIỂM SOÁT VẾT NỨT SÀN

BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ NHẬN DẠNG CÁC BIẾN NGẪU NHIÊN QUA

CÁC SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM ................................................................................................ 53

III.1. XÂY DỰNG HÀM CÔNG NĂNG THEO TIÊU CHÍ KIỂM SOÁT VẾT NỨT SÀN TRONG

THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC 3 NHỊP SỬ DỤNG AS 3600-2009 53

III.1.1. Hàm công năng theo tiêu chí kiểm soát vết nứt sàn .................................................... 53

III.1.2. Nhiệm vụ và điều kiện giới hạn của bài toán thiết kế................................................... 54

III.1.3. Tính toán nội lực trong sàn.......................................................................................... 54

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang vii

III.1.4. Tính toán mô men treo ở các nhịp do tải trọng w w= eq gây ra................................... 55

III.1.5. Tính lực kéo còn lại của cáp sau khi trừ đi các tổn hao ứng suất tức thời ................... 55

III.1.6. Tính lực kéo còn lại của cáp sau khi trừ toàn bộ tổn hao ứng suất.............................. 56

III.1.7. Chọn sơ bộ số lượng cáp cho từng nhịp ..................................................................... 56

III.1.8. Ứng suất trong bê tông ngay sau khi kéo căng ........................................................... 56

III.1.9. Ứng suất trong bê tông ở giai đoạn sử dụng dài lâu.................................................... 57

III.1.10. Thu thập số liệu thống kê từ thực tế và thiết lập thông số đặc trưng cho thi công ....... 57

III.1.11. Nhận xét...................................................................................................................... 59

III.2. MỘT SỐ BIẾN NGẪU NHIÊN THƯỜNG GẶP VÀ GIEO BIẾN GIẢ NGẪU NHIÊN ..... 59

III.2.1. Một số biến ngẫu nhiên liên tục thường gặp................................................................ 59

III.2.2. Gieo biến giả ngẫu nhiên............................................................................................. 60

III.3. NHẬN DẠNG BIẾN NGẪU NHIÊN .............................................................................. 61

III.3.1. Phương pháp tổ chức đồ tần suất............................................................................... 61

III.3.2. Phương pháp kernel ước lượng hàm mật độ .............................................................. 62

III.3.3. Xấp xỉ hàm mật độ xác suất thực nghiệm.................................................................... 65

III.3.4. Ví dụ tính toán số ........................................................................................................ 65

III.3.5. Nhận xét...................................................................................................................... 67

III.4. ĐỘ TIN CẬY VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY ....................................... 67

III.4.1. Một số khái niệm cơ bản ............................................................................................. 67

III.4.2. Mô hình ngẫu nhiên..................................................................................................... 68

III.4.3. Phương pháp chỉ số độ tin cậy β ................................................................................ 69

III.4.4. Phương pháp Hasofer-Lind......................................................................................... 70

III.4.5. Phương pháp Monte Carlo.......................................................................................... 72

III.4.6. Ví dụ tính toán số kiểm tra độ tin cậy của phần mềm tính toán theo Monte Carlo........ 73

III.4.7. Nhận xét...................................................................................................................... 75

III.5. NHẬN DẠNG CÁC BIẾN NGẪU NHIÊN QUA SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM THU THẬP TẠI

VIỆT NAM ................................................................................................................................ 75

III.5.1. Nguồn số liệu thu thập cho mô phỏng các biến ngẫu nhiên......................................... 75

III.5.2. Nhận dạng biến ngẫu nhiên tiết diện ngang của cáp Ap

............................................. 78

III.5.3. Nhận dạng biến ngẫu nhiên mô đun đàn hồi của cáp Ep

............................................ 79

III.5.4. Nhận dạng biến ngẫu nhiên độ tụt neo L

δ .................................................................. 80

III.5.5. Nhận dạng biến ngẫu nhiên đặc trưng thi công L

ε ...................................................... 81

III.5.6. Nhận xét...................................................................................................................... 83

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA CHƯƠNG 3 ................................................................................ 84

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH ĐỘ TIN CẬY VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG

CỦA TỔN HAO ỨNG SUẤT ĐẾN ĐỘ TIN CẬY SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC

CĂNG SAU CÓ BÁM DÍNH...................................................................................................... 85

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang viii

IV.1. SƠ ĐỒ KHỐI TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT TRONG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC

TRƯỚC VÀ ỨNG DỤNG MONTE CARLO ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY.................................. 85

IV.1.1. Sơ đồ khối tính ứng suất , hàm công năng.................................................................. 85

IV.1.2. Sơ đồ khối tính toán độ tin cậy của sàn bê tông cốt thép ứng lực trước...................... 87

IV.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY CỦA SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG

SAU CÓ BÁM DÍNH ................................................................................................................. 89

IV.2.1. Bài toán thiết kế với các thông số tiền định ................................................................. 89

IV.2.2. Xác định xác suất an toàn của thiết kế theo tiêu chí kiểm soát vết nứt sàn ................. 95

IV.2.3. Ảnh hưởng của việc thay đổi ứng suất thiết kế đến độ tin cậy kết cấu sàn bê tông cốt

thép ứng lực trước căng sau có bám dính................................................................................ 99

IV.2.4. Ảnh hưởng của lực kéo cáp Ppj đến độ tin cậy kết cấu sàn bê tông cốt thép ứng lực

trước căng sau có bám dính................................................................................................... 104

IV.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến độ tin cậy kết cấu sàn bê tông cốt thép ứng

lực trước căng sau có bám dính............................................................................................. 109

IV.2.6. Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường đến độ tin cậy kết cấu sàn bê tông cốt thép ứng lực

trước căng sau có bám dính................................................................................................... 110

IV.2.7. Ảnh hưởng của chùng ứng suất cơ bản đến độ tin cậy kết cấu sàn bê tông cốt thép

ứng lực trước căng sau có bám dính ..................................................................................... 111

IV.2.8. Ảnh hưởng của sai số độ võng cáp trong thi công đến độ tin cậy sàn bê tông cốt thép

ứng lực trước căng sau có bám dính ..................................................................................... 112

IV.2.9. Đánh giá về độ tin cậy của kết quả theo chương trình đã lập.................................... 113

IV.3. PHÂN TÍCH KINH TẾ - KỸ THUẬT ........................................................................... 113

IV.3.1. Độ tin cậy và giá thành phụ thuộc vào sự lựa chọn N và Ds

khác nhau.................. 114

IV.3.2. Bảng tra độ tin cậy và giá thành phụ thuộc vào sự lựa chọn N và Ds

khác nhau .... 114

IV.3.3. Nhận xét.................................................................................................................... 117

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA CHƯƠNG 4 .............................................................................. 117

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................................... 119

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ................................................. 120

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 121

PHỤ LỤC 1 ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 2 ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 3 ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 4 ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 5 ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 6 ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

PHỤ LỤC 7 ................................................................................. Error! Bookmark not defined.

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng I.2-1: Ưu điểm của kết cấu sàn BTCT ƯLT CSBD so với căng sau không bám dính ...... 14

Bảng II.1-1: Độ lệch góc ngẫu nhiên của cáp trên chiều dài đơn vị .......................................... 22

Bảng II.1-2: Hệ số ma sát giữa cáp và ống lồng....................................................................... 22

Bảng II.1-3: Hệ số từ biến cơ bản ϕcc.b .................................................................................... 24

Bảng II.1-4: Hệ số ma sát µ (1/rad) ......................................................................................... 25

Bảng II.1-5: Giá trị

h

k phụ thuộc 0

h ......................................................................................... 27

Bảng II.1-6: Hệ số dao động và đường cong của cáp............................................................... 28

Bảng II.1-7: Hệ số Ksh ............................................................................................................. 29

Bảng II.1-8: Giá trị của Kre và J .............................................................................................. 29

Bảng II.1-9: Giá trị C ............................................................................................................... 29

Bảng II.1-10: Các hệ số ω và δ để tính toán tổn hao ứng suất do ma sát............................... 30

Bảng II.1-11: Tổn hao ứng suất do co ngót của bê tông........................................................... 30

Bảng II.2-1: Kết quả tính toán tổn hao ứng suất do ma sát và tụt neo theo các tiêu chuẩn nước

ngoài khi thay đổi hệ số ma sát và hệ số đường cong.............................................................. 33

Bảng II.2-2: Kết quả tính toán tổn hao ứng suất do co ngót của bê tông theo ACI 318-08 ứng

với các giá trị

s

t khác nhau ...................................................................................................... 33

Bảng II.2-3: Kết quả tính toán tổn hao ứng suất do từ biến của bê tông theo AS 3600-2009 và

BS EN 1992 ứng với các giá trị

0

t khác nhau .......................................................................... 34

Bảng II.2-4: Kết quả tính toán tổn hao ứng suất do chùng ứng suất của cáp theo TCVN

5574:2012 và ACI 318-08 ứng với các giá trị

sp s,ser σ / R và si pu f / f khác nhau......................... 34

Bảng II.2-5: Kết quả tính toán tổn hao ứng suất do chùng ứng suất của cáp theo AS 3600-2009

ứng với các giá trị Rb

, T và pj p σ / f khác nhau (lấy 0

t = 180 ngày)........................................ 34

Bảng II.2-6: Kết quả tính toán tổn hao ứng suất do chùng ứng suất của cáp theo BS EN 1992

ứng với các giá trị ρ và pi ck σ / f khác nhau (lấy 0

t = 180 ngày)............................................... 34

Bảng II.3-1: Hệ số phân phối mô men cho nhịp bên trong của dải thiết kế ............................... 37

Bảng II.3-2: Hệ số phân phối mô men cho nhịp biên của dải thiết kế........................................ 37

Bảng II.3-3: Hệ số phân phối mô men cho dải cột .................................................................... 37

Bảng II.3-4: Sơ bộ xác định giá trị tải trọng cân bằng ............................................................... 39

Bảng II.4-1: Bảng tính toán lựa chọn sơ bộ số lượng cáp ........................................................ 42

Bảng II.4-2: Bảng ứng suất trong bê tông khi N = 24, Ds

= 230mm ....................................... 43

Bảng II.4-3: Bảng ứng suất trong bê tông ứng với các giá trị khác nhau của N và Ds

............ 44

Bảng II.4-4: Bảng ứng suất trong bê tông khi N = 24, Ds

= 230mm và các thông số biến động

được chọn khác với giá trị tiền định ban đầu............................................................................ 45

Bảng II.5-1: Bảng phân phối mô men (M0

) thành mô men ở gối MN

và ở nhịp MM

.............. 46

Bảng II.5-2: Bảng phân phối mô men MN

và MM

thành mô men của dải cột ......................... 47

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang x

Bảng II.5-3: Bảng tính toán ứng suất trong bê tông ngay sau khi kéo căng.............................. 50

Bảng II.5-4: Bảng tính toán ứng suất trong bê tông ở giai đoạn sử dụng dài lâu ...................... 51

Bảng III.1-1: Bảng phân phối mô men (M0

) thành mô men ở gối MN

, ở nhịp MM

và phân phối

mô men MN

, MM

của dải thiết kế lên dải cột.......................................................................... 54

Bảng III.1-2: Bảng tính toán ứng suất trong bê tông ngay sau khi kéo căng............................. 56

Bảng III.1-3: Bảng tính toán ứng suất trong bê tông ở giai đoạn sử dụng dài lâu ..................... 57

Bảng III.2-1: Một số biến ngẫu nhiên liên tục thường gặp......................................................... 59

Bảng III.3-1: Phân phối tần suất của biến ngẫu nhiên X bất kỳ............................................... 62

Bảng III.3-2: Một số hàm kernel thông dụng ............................................................................. 63

Bảng III.3-3: Một số lựa chọn chiều rộng của hàm kernel thường dùng.................................... 64

Bảng III.3-4: Tham số ước lượng của một số biến ngẫu nhiên thường gặp ............................. 66

Bảng III.4-1: Kỳ vọng và độ lệch chuẩn của các biến ngẫu nhiên ............................................. 74

Bảng III.5-1: Nguồn gốc thông số biến động L

δ và L

ε ............................................................. 76

Bảng III.5-2: Nguồn gốc thông số biến động Ap

và Ep

........................................................... 77

Bảng III.5-3: Bảng thống kê số liệu thông số tiết diện ngang của cáp....................................... 78

Bảng III.5-4: Bảng thống kê số liệu thông số mô đun đàn hồi của vật liệu làm cáp................... 79

Bảng III.5-5: Bảng thống kê số liệu thông số độ tụt neo............................................................ 81

Bảng III.5-6: Bảng thống kê số liệu thông số đặc trưng thi công L

ε ......................................... 82

Bảng IV.2-1: Thông số đầu vào tiền định cho thiết kế 06 sàn BTCT ƯLT CSBD ...................... 89

Bảng IV.2-2: Sơ bộ lựa chọn số lượng cáp sàn nhịp 7,5m x 7,5m x 7,5m - Công trình văn phòng ..... 90

Bảng IV.2-3: Ứng suất trong bê tông sàn nhịp 7,5m, với N = 15, Ds

= 200mm - Công trình văn phòng...... 90

Bảng IV.2-4: Sơ bộ lựa chọn số lượng cáp sàn nhịp 7,5m x 7,5m x 7,5m - Công trình chung cư ..... 91

Bảng IV.2-5: Ứng suất trong bê tông sàn nhịp 7,5m, với N = 19, Ds

= 210mm - Công trình chung cư .... 91

Bảng IV.2-6: Sơ bộ lựa chọn số lượng cáp sàn nhịp 9,0m x 9,0m x 9,0m - Công trình văn phòng.......... 92

Bảng IV.2-7: Ứng suất trong bê tông sàn nhịp 9,0m, với N = 24, Ds

= 230mm - Công trình văn phòng...... 92

Bảng IV.2-8: Sơ bộ lựa chọn số lượng cáp sàn nhịp 9,0m x 9,0m x 9,0m - Công trình chung cư........... 93

Bảng IV.2-9: Ứng suất trong bê tông sàn nhịp 9,0m, với N = 30, Ds

= 240mm - Công trình chung cư....... 93

Bảng IV.2-10: Sơ bộ lựa chọn số lượng cáp sàn nhịp 12,0m x 12,0m x 12,0m - Công trình văn phòng ..... 94

Bảng IV.2-11: Ứng suất trong bê tông sàn nhịp 12,0m, với N = 50, Ds

= 330mm - Công trình văn phòng ..... 94

Bảng IV.2-12: Sơ bộ lựa chọn số lượng cáp sàn nhịp 12,0m x 12,0m x 12,0m - Công trình chung cư....... 95

Bảng IV.2-13: Ứng suất trong bê tông sàn nhịp 12,0m, với N = 60, Ds

= 340mm - Công trình chung cư.... 95

Bảng IV.2-14: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn cho các thiết kế cụ thể ................. 99

Bảng IV.2-15: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn khi ứng suất thiết kế thay đổi ..... 103

Bảng IV.2-16: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn khi lực kéo Ppj thay đổi, ứng với

σ = 95% ứng suất cho phép....................................................................................................... 107

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang xi

Bảng IV.2-17: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn khi lực kéo Ppj thay đổi, ứng với

σ =100% ứng suất cho phép..................................................................................................... 108

Bảng IV.2-18: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn khi lực kéo Ppj thay đổi, ứng với

σ =105% ứng suất cho phép..................................................................................................... 108

Bảng IV.2-19: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn và không an toàn khi nhiệt độ môi

trường thay đổi, sàn văn phòng BTCT ƯLT 3 nhịp 7,5m........................................................ 110

Bảng IV.2-20: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn và không an toàn khi độ ẩm môi

trường thay đổi, sàn văn phòng BTCT ƯLT 3 nhịp 7,5m........................................................ 111

Bảng IV.2-21: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn và không an toàn khi chùng ứng

suất thay đổi, sàn văn phòng BTCT ƯLT 3 nhịp 7,5m ............................................................ 112

Bảng IV.2-22: Tổng hợp kết quả đánh giá xác suất an toàn và không an toàn khi độ võng cáp

thay đổi, sàn văn phòng BTCT ƯLT 3 nhịp 7,5m.................................................................... 113

Bảng IV.3-1: Độ tin cậy Ps

(trên) và giá thành (dưới, 3

*10 VNĐ/m2

) của công trình nhà văn

phòng 3 nhịp 12,0m với các lựa chọn khác nhau của chiều dày sàn Ds

và số lượng cáp N . 115

Bảng IV.3-2: Độ tin cậy Ps

(trên) và giá thành (dưới, 3

*10 VNĐ/m2) của công trình nhà chung

cư 3 nhịp 12,0m với các lựa chọn khác nhau của chiều dày sàn Ds

và số lượng cáp N ...... 116

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang xii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH

Hình I.2-1: Cấu kiện BTCT ƯLT tiền chế.................................................................................. 12

Hình I.2-2: Thi công lắp ghép nhà cao tầng.............................................................................. 12

Hình I.2-3: Chung cư 25 Láng Hạ............................................................................................. 12

Hình I.2-4: Tòa tháp Keangnam ............................................................................................... 13

Hình I.2-5: Dự án The Pride ..................................................................................................... 13

Hình I.2-6: Sơ đồ qui trình thiết kế, thi công kết cấu BTCT ƯLT............................................... 15

Hình I.2-7: Một số hình ảnh thi công sàn BTCT ƯLT CSBD ..................................................... 16

Hình I.2-8: Một số hình ảnh thi công sàn BTCT ƯLT căng sau không bám dính ...................... 16

Hình II.1-1: Hệ số 3

k ................................................................................................................ 24

Hình II.1-2: Hệ số

*

5

k ................................................................................................................ 25

Hình II.2-1: Sơ đồ dải tính toán ................................................................................................ 31

Hình II.3-1: Mặt bằng bố trí dải thiết kế, dải cột và dải giữa nhịp .............................................. 36

Hình II.3-2: Chiều dài tính toán L0

........................................................................................... 36

Hình II.3-3: Biểu đồ mô men của dải cột và dải giữa nhịp......................................................... 37

Hình II.3-4: Phương trình cân bằng của đoạn cáp.................................................................... 38

Hình II.4-1: Mặt bằng sàn văn phòng và dải tính toán trên cột.................................................. 41

Hình II.4-2: Mô men do tải trọng gây ra trên dải cột tính toán ................................................... 43

Hình II.5-1: Mặt bằng kết cấu sàn ƯLT n nhịp.......................................................................... 46

Hình III.1-1: Mặt bằng kết cấu sàn ƯLT 3 nhịp ......................................................................... 54

Hình III.1-2: Biểu đồ mô men của dải cột tính toán ................................................................... 55

Hình III.2-1: Hàm mật độ xác suất của một số biến ngẫu nhiên thường gặp............................. 60

Hình III.3-1: Tổ chức đồ tần suất của biến ngẫu nhiên ............................................................. 62

Hình III.3-2: Đồ thị của một số hàm kernel thông dụng............................................................. 63

Hình III.3-3: Ảnh hưởng của chiều rộng hàm kernel đến ước lượng hàm mật độ xác suất....... 64

Hình III.3-4: Minh họa phương pháp kernel ước lượng hàm mật độ xác suất........................... 65

Hình III.3-5: Hàm mật độ xác suất thực nghiệm bằng phương pháp kernel (bên trái) và hàm mật

độ xác suất gần đúng bằng phương pháp bình phương tối thiểu (bên phải). Từ trên xuống:

Normal, Exponential, Gamma................................................................................................... 66

Hình III.4-1: Mô hình ngẫu nhiên của bài toán ĐTC.................................................................. 68

Hình III.4-2: Hàm công năng, miền an toàn và miền không an toàn của kết cấu....................... 69

Hình III.4-3: Ý nghĩa của chỉ số độ tin cậy β ............................................................................ 70

Hình III.4-4: Biến ngẫu nhiên trong không gian vật lý và biến ngẫu nhiên chuẩn hóa ............... 71

Hình III.4-5: Sơ đồ thuật toán của phương pháp mô phỏng Monte Carlo ................................. 73

Hình III.4-6: Sơ đồ dầm consol................................................................................................. 73

Hình III.4-7: Sơ đồ Dầm liên tục 3 nhịp..................................................................................... 74

Hình III.5-1: Hàm mật độ xác suất (trái) và hàm phân bố xác suất thực nghiệm (phải) của biến

ngẫu nhiên tiết diện ngang của cáp.......................................................................................... 78

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang xiii

Hình III.5-2: Hàm mật độ xác suất thực nghiệm (nét đứt) và hàm mật độ xác suất gần đúng (nét

liền) của biến ngẫu nhiên tiết diện ngang của cáp...................................................................... 79

Hình III.5-3: Hàm mật độ xác suất (trái) và hàm phân bố xác suất thực nghiệm (phải) của biến

ngẫu nhiên mô đun đàn hồi của vật liệu làm cáp...................................................................... 80

Hình III.5-4: Hàm mật độ xác suất thực nghiệm (nét đứt) và hàm mật độ xác suất gần đúng (nét

liền) của biến ngẫu nhiên mô đun đàn hồi của cáp................................................................... 80

Hình III.5-5: Hàm mật độ xác suất thực nghiệm của biến ngẫu nhiên độ tụt neo ...................... 81

Hình III.5-6: Hàm mật độ xác suất gần đúng (nét liền) của biến ngẫu nhiên độ tụt neo ............ 81

Hình III.5-7: Hàm mật độ xác suất (trái) và hàm phân bố xác suất thực nghiệm (phải) của biến

ngẫu nhiên đặc trưng cho thi công ........................................................................................... 83

Hình III.5-8: Hàm mật độ xác suất thực nghiệm (nét đứt) và hàm mật độ xác suất gần đúng (nét

liền) của biến ngẫu nhiên đặc trưng cho thi công ..................................................................... 83

Hình IV.1-1 : Sơ đồ khối xây dựng hàm công năng đánh giá ĐTC của sàn BTCT ƯLT............ 85

Hình IV.1-2: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH (Hình IV.1-1): Quy trình tính toán tổn hao ứng suất, lựa

chọn, bố trí cáp và kiểm tra ứng suất kéo, nén trong sàn BTCT ƯLT....................................... 86

Hình IV.1-3: Sơ đồ khối của mô hình ngẫu nhiên và mô phỏng Monte Carlo............................ 88

Hình IV.2-1: Sự hội tụ của xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công trình văn phòng ................ 96

Hình IV.2-2: Sự hội tụ của xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công trình chung cư.................. 96

Hình IV.2-3: Sự hội tụ của xác suất an toàn, sàn nhịp 9,0m - Công trình văn phòng ................ 97

Hình IV.2-4: Sự hội tụ của xác suất an toàn, sàn nhịp 9,0m - Công trình chung cư.................. 97

Hình IV.2-5: Sự hội tụ của xác suất an toàn, sàn nhịp 12,0m - Công trình văn phòng................. 98

Hình IV.2-6: Sự hội tụ của xác suất an toàn, sàn nhịp 12,0m - Công trình chung cư................ 98

Hình IV.2-7: Mối liên hệ giữa ứng suất và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công trình văn phòng .... 100

Hình IV.2-8: Mối liên hệ giữa ứng suất và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công trình chung cư .... 100

Hình IV.2-9: Mối liên hệ giữa ứng suất và xác suất an toàn, sàn nhịp 9,0m - Công trình văn phòng .... 101

Hình IV.2-10: Mối liên hệ giữa ứng suất và xác suất an toàn, sàn nhịp 9,0m - Công trình chung cư.... 101

Hình IV.2-11: Mối liên hệ giữa ứng suất và xác suất an toàn, sàn nhịp 12,0m - Công trình văn phòng.... 102

Hình IV.2-12: Mối liên hệ giữa ứng suất và xác suất an toàn, sàn nhịp 12,0m - Công trình chung cư..... 102

Hình IV.2-13: Mối liên hệ giữa lực kéo cáp và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công trình văn phòng..... 104

Hình IV.2-14: Mối liên hệ giữa lực kéo cáp và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công trình chung cư... 105

Hình IV.2-15: Mối liên hệ giữa lực kéo cáp và xác suất an toàn, sàn nhịp 9,0m - Công trình văn phòng ... 105

Hình IV.2-16: Mối liên hệ giữa lực kéo cáp và xác suất an toàn, sàn nhịp 9,0m - Công trình chung cư... 106

Hình IV.2-17: Mối liên hệ giữa lực kéo cáp và xác suất an toàn, sàn nhịp 12,0m - Công trình văn phòng... 106

Hình IV.2-18: Mối liên hệ giữa lực kéo cáp và xác suất an toàn, sàn nhịp 12,0m - Công trình chung cư... 107

Hình IV.2-19: Mối liên hệ giữa nhiệt độ môi trường và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công

trình văn phòng ...................................................................................................................... 109

Hình IV.2-20: Mối liên hệ giữa độ ẩm môi trường và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công

trình văn phòng ...................................................................................................................... 110

Hình IV.2-21: Mối liên hệ giữa chùng ứng suất cơ bản và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m -

Công trình văn phòng............................................................................................................. 111

Hình IV.2-22: Mối liên hệ giữa độ võng cáp và xác suất an toàn, sàn nhịp 7,5m - Công trình văn

phòng ..................................................................................................................................... 112

Luận án Tiến sĩ kỹ thuật

NCS. Nguyễn Chí Hiếu - Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang xiv

Hình IV.3-1: Độ tin cậy (trái) và giá thành một m2

(phải) sàn của nhà văn phòng 3 nhịp 12,0m với

các lựa chọn khác nhau của chiều dày sàn Ds

và số lượng cáp N ......................................... 114

Hình IV.3-2: Độ tin cậy (trái) và giá thành một m2

(phải) sàn của nhà chung cư 3 nhịp 12,0m với

các lựa chọn khác nhau của chiều dày sàn Ds

và số lượng cáp N ......................................... 114