Nghiên Cứu Giải Pháp Kết Cấu Truyền Lực Cho Bản Bê Tông Trên Mặt Nền Trong Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật

Luận văn thạc sĩ phân tích kĩ thuật nghiên cứu giải pháp kết cấu truyền lực cho bản bê tông trên mặt nền, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực

• Tác giả: Nguyễn Văn Quyền
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Trọng Quang
• Trường học: Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu giải pháp kết cấu truyền lực cho bản bê tông trên mặt nền
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG, NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.2. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
• 1.3. KẾT LUẬN NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
• 1.4. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.6. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• 2.1. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
• 2.2. KẾT CẤU KHUNG THÍ NGHIỆM
• 2.3. CÁC MẪU THÍ NGHIỆM
• 2.4. ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
• 2.5. BỐ TRÍ CỐT THÉP
• 2.6. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
• 2.7. ĐỔ BÊ TÔNG MẪU THÍ NGHIỆM
• 2.8. QUI TRÌNH GIA TẢI
• 2.9. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
• 2.9.1. SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRƯỚC ĐÓ
• 2.9.2. CHUYỂN VỊ TƯƠNG ĐỐI CỦA MỐI NỐI
• 2.9.3. HIỆU QUẢ TRUYỀN LỰC – Load Transfer Efficency (LTE)
• 2.9.4. CHUYỂN VỊ TƯƠNG ĐỐI CỦA THÉP BẢN TRUYỀN LỰC HÌNH THOI
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA MÁY TÍNH
• 3.1. SO SÁNH KẾ QUẢ TỪ MÔ HÌNH HÓA VÀ THÍ NGHIỆM
• 3.1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 3.1.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH
• 3.1.3. KẾT QUẢ MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN
• 3.2. SO SÁNH KẾ QUẢ TỪ MÔ HÌNH HÓA VÀ THÍ NGHIỆM
• 3.2.1. TẢI TRỌNG PHÁ HOẠI
• 3.2.2. CHUYỂN VỊ TƯƠNG ĐỐI CỦA MỐI NỐI
• 3.2.3. CHUYỂN VỊ TƯƠNG ĐỐI CỦA THÉP BẢN TRUYỀN LỰC
• 3.2.4. SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC LOẠI THANH TRUYỀN LỰC
• 3.3. NHỮNG SAI SÓT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG VÀ SỬ DỤNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Bản bê tông trên mặt nền được sử dụng rộng rãi trong các công trình như nhà công nghiệp, nhà dân dụng, bến cảng và sân bay. Với cường độ và khả năng chịu lực lớn, tuổi thọ của loại nền này thường từ 30-50 năm, giúp giảm thiểu gián đoạn trong sử dụng. Việc thi công bản bê tông cũng dễ dàng hơn nhờ vào khả năng cơ giới hóa, tạo dây chuyền đồng bộ và kiểm soát chất lượng tốt. Mặt khác, bê tông xi măng có thể tái chế sau khi hết thời gian khai thác, góp phần bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, mặt đường bê tông thường gặp phải các khe nối, gây khó khăn trong thi công và bảo trì. Khe nối là điểm yếu nhất của mặt đường, dễ bị hư hỏng và gây ra tiếng ồn lớn. Do đó, việc nghiên cứu giải pháp kết cấu truyền lực cho bản bê tông trên mặt nền là rất cần thiết.

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Sự gia tăng mật độ xe và trọng lượng xe cơ giới đã đặt ra yêu cầu cao hơn cho mặt đường bê tông. Khe nối trong bản bê tông không chỉ làm phức tạp quá trình thi công mà còn ảnh hưởng đến chất lượng khai thác. Việc nghiên cứu giải pháp kết cấu truyền lực cho bản bê tông trên mặt nền không chỉ giúp cải thiện chất lượng công trình mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì và sửa chữa. Mối nối cần được thiết kế để kiểm soát sự phát triển của các vết nứt, đồng thời duy trì độ bền và toàn vẹn của bản bê tông.

II. Mô hình và kết quả thí nghiệm

Mô hình thí nghiệm được thiết kế để nghiên cứu hiệu quả truyền lực của mối nối qua thép bản truyền lực hình thoi. Các mẫu thí nghiệm được chuẩn bị với các đặc trưng vật liệu khác nhau và bố trí cốt thép hợp lý. Kết quả thí nghiệm cho thấy sự chuyển vị tương đối của mối nối và hiệu quả truyền lực phụ thuộc vào thiết kế và bố trí của thép bản truyền lực. Việc so sánh với các kết quả thí nghiệm trước đó cho thấy sự cải thiện đáng kể trong hiệu quả truyền lực khi sử dụng thép bản truyền lực hình thoi. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng các giải pháp kết cấu mới có thể nâng cao chất lượng và độ bền của bản bê tông.

2.1 Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng thép bản truyền lực hình thoi có khả năng truyền lực tốt hơn so với các loại thanh truyền lực truyền thống. Sự chuyển vị tương đối của mối nối được kiểm soát tốt hơn, giảm thiểu nguy cơ nứt gẫy. Các số liệu thu thập từ thí nghiệm cho thấy hiệu quả truyền lực đạt được là cao, điều này có thể giúp cải thiện độ bền và tuổi thọ của mặt đường bê tông. Việc áp dụng thép bản truyền lực hình thoi không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn có ý nghĩa kinh tế trong việc giảm chi phí bảo trì.

III. Mô hình hóa máy tính

Mô hình hóa máy tính được sử dụng để dự đoán hành vi của bản bê tông dưới tác động của tải trọng. Các kết quả từ mô hình hóa cho thấy sự tương đồng với kết quả thí nghiệm thực tế, chứng minh tính chính xác của mô hình. Việc so sánh giữa kết quả mô hình hóa và thí nghiệm cho thấy rằng mô hình hóa có thể được sử dụng như một công cụ hữu ích trong thiết kế và phân tích kết cấu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí mà còn nâng cao độ tin cậy trong việc dự đoán hiệu quả của các giải pháp kết cấu mới.

3.1 So sánh kết quả từ mô hình hóa và thí nghiệm

Kết quả từ mô hình hóa cho thấy sự tương đồng cao với các kết quả thí nghiệm thực tế. Điều này chứng tỏ rằng mô hình hóa có thể được sử dụng để dự đoán hành vi của bản bê tông trong các điều kiện khác nhau. Việc sử dụng mô hình hóa không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công. Các số liệu từ mô hình hóa cho thấy rằng thép bản truyền lực hình thoi có hiệu quả truyền lực cao, điều này khẳng định tính khả thi của việc áp dụng giải pháp này trong thực tế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bản bê tông trên mặt nền được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng công trình giao thông, nhà công nghiệp, sân bay và các khu vực có lưu lượng xe lớn nhờ ưu điểm về độ bền, tuổi thọ từ 30-50 năm và khả năng chịu lực cao. Theo báo cáo của Bộ Giao thông vận tải, tổng chiều dài đường bộ Việt Nam trên 258.200 km, trong đó mặt đường bê tông xi măng (BTXM) chỉ chiếm khoảng 2,67%. Tuy nhiên, với sự gia tăng mật độ và trọng lượng xe cơ giới, cùng với sự mở rộng các cảng biển, bãi container, việc nghiên cứu giải pháp kết cấu truyền lực cho bản bê tông trên mặt nền trở nên cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả khai thác và tuổi thọ công trình.

Mối nối trong bản bê tông là điểm yếu dễ bị phá hoại, gây ra nứt gãy, ảnh hưởng đến chất lượng khai thác và chi phí bảo trì. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu quả truyền lực và chuyển vị tương đối của thép bản truyền lực hình thoi tại mối nối bản bê tông trên mặt nền dưới tác động tải trọng tĩnh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào 6 mẫu thí nghiệm với kích thước bản bê tông từ 1250x910x150 mm đến 1250x1200x230 mm, sử dụng thép bản truyền lực hình thoi dày 6 mm và 10 mm, bề rộng mối nối 10 mm và 15 mm, mô phỏng tình huống xấu nhất khi bản bê tông không có lớp nền đỡ phía dưới.

Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc phát triển các tiêu chuẩn thiết kế, hướng dẫn thi công và bảo trì bản bê tông trên mặt nền, góp phần nâng cao độ bền, giảm chi phí sửa chữa và tăng hiệu quả khai thác công trình giao thông và công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ học kết cấu truyền lực trong bản bê tông, bao gồm:

• Lý thuyết Timoshenko và Lessels (1925): Mô hình thanh truyền lực nằm trên nền đàn hồi, biểu diễn quan hệ tải trọng - biến dạng thanh truyền lực, xác định mô men uốn và lực cắt dọc thanh truyền lực.
• Phân tích Westergaard (1928): Xác định khoảng cách tối ưu giữa các thanh truyền lực để giảm ứng suất tập trung, bán kính ảnh hưởng tải trọng đến thanh truyền lực.
• Nghiên cứu Friberg (1938): Phát triển phương trình mô men uốn, lực cắt và chuyển vị tương đối của thanh truyền lực, đề xuất tỷ lệ chiều dày bản bê tông và đường kính thanh truyền lực là 8:1.
• Lý thuyết phần tử hữu hạn (Walker và Holland, 1998): Mô hình hóa thép bản truyền lực hình thoi như phần tử tấm trên nền đàn hồi, phân tích phân bố ứng suất và biến dạng phi tuyến trong bản bê tông.
• Khái niệm chính: Mối nối bản bê tông, thanh truyền lực, thép bản truyền lực hình thoi, hiệu quả truyền lực (Load Transfer Efficiency - LTE), chuyển vị tương đối (Relative Deflection - RD).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thí nghiệm kết hợp mô hình hóa phần tử hữu hạn trên máy tính:

• Nguồn dữ liệu: 6 mẫu thí nghiệm bản bê tông kích thước 1250x910x150 mm và 1250x1200x230 mm, cường độ bê tông 32 MPa, thép bản truyền lực hình thoi dày 6 mm và 10 mm, bề rộng mối nối 10 mm và 15 mm.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các biến số chiều dày bản bê tông, bề rộng mối nối và khoảng cách thép bản truyền lực để đánh giá ảnh hưởng đến hiệu quả truyền lực và chuyển vị.
• Thiết bị thí nghiệm: Bộ truyền động thủy lực gia tải tĩnh đến phá hoại, cảm biến tải trọng (load cell), cảm biến chuyển vị tuyến tính (LVDT) đo chuyển vị bản bê tông và thép bản truyền lực.
• Phân tích: So sánh kết quả thí nghiệm với các nghiên cứu trước đó, tính toán hiệu quả truyền lực LTE, chuyển vị tương đối RD, phân tích chuyển vị thép bản truyền lực tại các điểm đo.
• Timeline nghiên cứu: Thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện tiêu chuẩn, bảo dưỡng mẫu bê tông 28 ngày, gia tải tĩnh đến phá hoại, thu thập và xử lý dữ liệu tự động qua máy tính.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chuyển vị tương đối của mối nối:

   • Giá trị chuyển vị tương đối RD tại tải trọng phá hoại nằm trong khoảng 0.2 mm đến dưới 1 mm, thấp hơn giới hạn 1 mm do các nghiên cứu trước đề xuất.
   • Mối nối sử dụng thép bản truyền lực hình thoi duy trì chuyển vị tương đối rất nhỏ, giúp hạn chế nứt gãy và tăng độ ổn định mối nối.
   • Ví dụ, mẫu 1 và 2 có RD lần lượt là 0.82 mm và 0.65 mm tại tải trọng phá hoại 85 kN và 65 kN.

2. Hiệu quả truyền lực (LTE):

   • LTE của các mẫu thí nghiệm dao động từ 39% đến 52% tại tải trọng nhỏ, thấp hơn mức chấp nhận 70% theo tiêu chuẩn AASHTO.
   • Khi tải trọng tăng và chuyển vị vượt qua độ dơ ban đầu, LTE tăng dần, đạt gần 70% ở tải trọng phá hoại.
   • Mối nối có bề rộng nhỏ hơn (10 mm) cho hiệu quả truyền lực cao hơn so với bề rộng lớn (15 mm).

3. Chuyển vị thép bản truyền lực hình thoi:

   • Chuyển vị của thép bản truyền lực trong bê tông rất nhỏ, dao động từ 0.0022 mm đến 0.5 mm tùy vị trí và tải trọng.
   • Thép bản cong vồng lên phía trên gần bề mặt mối nối, chuyển vị lớn nhất tại vị trí gần mối nối, giảm dần về phía cuối thanh.
   • So với thanh truyền lực truyền thống, thép bản hình thoi có chuyển vị nhỏ hơn nhiều, giảm nguy cơ nứt gãy và tăng hiệu quả truyền lực.

4. Ảnh hưởng các biến số:

   • Khe hở mối nối nhỏ hơn giúp tăng tải trọng phá hoại và hiệu quả truyền lực.
   • Chiều dày thép bản truyền lực ảnh hưởng không đáng kể đến chuyển vị tương đối của mối nối.
   • Khoảng cách giữa các thép bản truyền lực ảnh hưởng đến phân bố tải trọng và chuyển vị, tuy nhiên trong phạm vi nghiên cứu chưa thấy ảnh hưởng lớn.

Thảo luận kết quả

Kết quả thí nghiệm cho thấy thép bản truyền lực hình thoi có ưu điểm vượt trội so với thanh truyền lực tròn truyền thống về khả năng duy trì chuyển vị tương đối nhỏ và hiệu quả truyền lực ổn định. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước của Walker và Holland về phân bố ứng suất và biến dạng phi tuyến trong thép bản truyền lực hình thoi.

Mặc dù LTE thấp hơn mức tiêu chuẩn AASHTO trong điều kiện không có nền đỡ phía dưới, chuyển vị tương đối nhỏ và tải trọng phá hoại cao cho thấy thép bản truyền lực hình thoi vẫn đảm bảo sự toàn vẹn và bền vững của mối nối trong thực tế. Kết quả này cũng đồng nhất với các nghiên cứu của Wong và Williams về khả năng chịu tải tốt hơn của thép bản hình thoi so với các dạng truyền lực khác.

Việc mô hình hóa phần tử hữu hạn kết hợp thí nghiệm thực tế giúp đánh giá chính xác hơn sự làm việc của mối nối, đặc biệt là chuyển vị và ứng suất tập trung quanh thép bản truyền lực. Các biểu đồ chuyển vị và hiệu quả truyền lực minh họa rõ mối quan hệ tuyến tính giữa tải trọng và chuyển vị khi vượt qua độ dơ ban đầu, đồng thời phản ánh ảnh hưởng của bề rộng mối nối và khoảng cách thép bản.

Kết quả nghiên cứu góp phần bổ sung kiến thức về thiết kế và thi công bản bê tông trên mặt nền, đặc biệt trong điều kiện tải trọng lớn và nền đất yếu, từ đó nâng cao độ bền và tuổi thọ công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu bề rộng mối nối:
   Giảm bề rộng mối nối xuống khoảng 10 mm để tăng hiệu quả truyền lực và tải trọng phá hoại, đồng thời hạn chế chuyển vị tương đối. Chủ thể thực hiện: các nhà thiết kế và thi công công trình giao thông, thời gian áp dụng: ngay trong các dự án mới.

2. Sử dụng thép bản truyền lực hình thoi:
   Thay thế thanh truyền lực tròn truyền thống bằng thép bản hình thoi để giảm chuyển vị tương đối và tăng độ bền mối nối, giảm nguy cơ nứt gãy. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất vật liệu xây dựng, nhà thầu thi công, thời gian áp dụng: trong vòng 1-2 năm.

3. Phát triển tiêu chuẩn thiết kế và hướng dẫn thi công:
   Xây dựng quy trình thiết kế, thi công và bảo trì bản bê tông trên mặt nền sử dụng thép bản truyền lực hình thoi dựa trên kết quả nghiên cứu, đảm bảo tính khoa học và thực tiễn. Chủ thể thực hiện: Bộ Xây dựng, các viện nghiên cứu, thời gian: 2-3 năm.

4. Áp dụng mô hình hóa phần tử hữu hạn trong thiết kế:
   Sử dụng mô hình phần tử hữu hạn để phân tích ứng suất, chuyển vị và hiệu quả truyền lực trong giai đoạn thiết kế nhằm tối ưu kết cấu và vật liệu. Chủ thể thực hiện: các công ty tư vấn thiết kế, thời gian: áp dụng ngay trong các dự án thiết kế mới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình giao thông và công nghiệp:
   Nắm bắt kiến thức về kết cấu truyền lực bản bê tông, áp dụng giải pháp thép bản truyền lực hình thoi để nâng cao chất lượng thiết kế.

2. Nhà thầu thi công và giám sát công trình:
   Hiểu rõ quy trình thi công, kiểm soát chất lượng mối nối bản bê tông, giảm thiểu rủi ro hư hỏng và tăng hiệu quả thi công.

3. Các viện nghiên cứu và cơ quan quản lý xây dựng:
   Sử dụng kết quả nghiên cứu làm cơ sở xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn thực hành trong lĩnh vực xây dựng nền bê tông.

4. Nhà sản xuất vật liệu xây dựng:
   Phát triển và cải tiến sản phẩm thép bản truyền lực hình thoi phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và thực tiễn thi công, nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần sử dụng thép bản truyền lực hình thoi thay vì thanh truyền lực tròn?
   Thép bản hình thoi giúp giảm chuyển vị tương đối tại mối nối, hạn chế nứt gãy bản bê tông, tăng hiệu quả truyền lực và giảm nguy cơ hư hỏng do ứng suất tập trung quanh thanh truyền lực.

2. Hiệu quả truyền lực LTE thấp hơn tiêu chuẩn AASHTO có ảnh hưởng gì không?
   Trong điều kiện không có nền đỡ phía dưới, LTE thấp là do độ dơ ban đầu và chuyển vị nhỏ. Tuy nhiên, chuyển vị tương đối nhỏ và tải trọng phá hoại cao cho thấy mối nối vẫn đảm bảo độ bền và ổn định.

3. Bề rộng mối nối ảnh hưởng thế nào đến hiệu quả truyền lực?
   Bề rộng mối nối nhỏ hơn (khoảng 10 mm) giúp tăng hiệu quả truyền lực và tải trọng phá hoại, đồng thời giảm chuyển vị tương đối, cải thiện độ bền mối nối.

4. Phương pháp thí nghiệm được sử dụng như thế nào để đo chuyển vị?
   Sử dụng cảm biến chuyển vị tuyến tính (LVDT) đặt tại các vị trí hai bên mối nối và trên thép bản truyền lực để đo chuyển vị tương đối và chuyển vị thép bản trong bê tông dưới tải trọng tĩnh.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các công trình nào?
   Áp dụng cho các công trình giao thông, nhà công nghiệp, sân bay, bãi container và các công trình có bản bê tông trên mặt nền chịu tải trọng lớn và yêu cầu độ bền cao.

Kết luận

• Thép bản truyền lực hình thoi duy trì chuyển vị tương đối nhỏ dưới 1 mm tại tải trọng phá hoại, giúp tăng độ bền và ổn định mối nối bản bê tông trên mặt nền.
• Hiệu quả truyền lực LTE thấp hơn tiêu chuẩn AASHTO trong điều kiện không có nền đỡ, nhưng chuyển vị nhỏ và tải trọng phá hoại cao cho thấy khả năng làm việc tốt của kết cấu truyền lực này.
• Bề rộng mối nối nhỏ hơn 10 mm giúp tăng hiệu quả truyền lực và tải trọng phá hoại, giảm chuyển vị tương đối.
• Kết quả thí nghiệm và mô hình hóa phần tử hữu hạn cung cấp cơ sở khoa học để phát triển tiêu chuẩn thiết kế và hướng dẫn thi công bản bê tông trên mặt nền.
• Đề xuất áp dụng thép bản truyền lực hình thoi trong thiết kế và thi công công trình giao thông và công nghiệp nhằm nâng cao tuổi thọ và hiệu quả khai thác công trình.

Các nhà thiết kế, thi công và quản lý công trình cần nghiên cứu áp dụng kết quả này trong các dự án mới, đồng thời phối hợp xây dựng tiêu chuẩn và quy trình thi công phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. 10 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG, NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN. GIỚI THIỆU CHUNG. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN.

KẾT LUẬN NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. PHẠM VI NGHIÊN CỨU. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU.

27 CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .1 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM.1 KẾT CẤU KHUNG THÍ NGHIỆM: .2 CÁC MẪU THÍ NGHIỆM .3 ĐẶC TRƢNG VẬT LIỆU .4 BỐ TRÍ CỐT THÉP: .5 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .6 ĐỔ BÊ TÔNG MẪU THÍ NGHIỆM .7 QUI TRÌNH GIA TẢI.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.1 SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRƢỚC ĐÓ: .2 CHUYỂN VỊ TƢƠNG ĐỐI CỦA MỐI NỐI .3 HIỆU QUẢ TRUYỀN LỰC – Load Transfer Efficency (LTE) .4 CHUYỂN VỊ TƢƠNG ĐỐI CỦA THÉP BẢN TRUYỀN LỰC HÌNH THOI. 43 CHƢƠNG 3 : MÔ HÌNH HÓA MÁY TÍNH. 48 SO SÁNH KẾ QUẢ TỪ MÔ HÌNH HÓA VÀ THÍ NGHIỆM .1 GIỚI THIỆU CHUNG .2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH .3 KẾT QUẢ MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN.4 SO SÁNH KẾ QUẢ TỪ MÔ HÌNH HÓA VÀ THÍ NGHIỆM .1 TẢI TRỌNG PHÁ HOẠI .2 CHUYỂN VỊ TƢƠNG ĐỐI CỦA MỐI NỐI: .3 CHUYỂN VỊ TƢƠNG ĐỐI CỦA THÉP BẢN TRUYỀN LỰC .4 SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÁC LOẠI THANH TRUYỀN LỰC 60 3.5 NHỮNG SAI SÓT TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG VÀ SỬ DỤNG Ở VIỆT NAM HIỆN NAY. 63 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP.

64 VỀ MẶT THÍ NGHIỆM:. 64 VỀ MẶT MÔ HÌNH HÓA MÁY TÍNH. 64 * HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

66 5 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1. 1 Thanh truyền lực lắp đặt sai bị cong khi mối nối mở rộng [11]. 2 Bản bê tông nứt theo phƣơng vuông góc với trục thanh [11]. 3 Nứt gẫy gây ra bởi thanh truyền lực tại góc bản [11].

4 Thanh truyền lực hình vuông, tấm bản hình thoi, hình alpha [13]. 5 Tấm truyền lực hình chữ nhật [14]. 6 Quan hệ tải trọng-biến dạng của thanh truyền lực trong bê tông. 7 Sự phân phối tải trọng trong nhóm thanh truyền lực [21].

8 Chuyển vị của thanh truyền lực ngang qua bề rộng mối nối [21]. 9 Ảnh hƣởng của bề rộng mối nối đến hiệu quả truyền lực [9]. 10 Sơ đồ mô hình thí nghiệm của Bush và Manava năm 2000 [24]. 11 Biến dạng trong bê tông của thanh truyền lực [24].

12 Sơ đồ thí nghiệm của Wong và Williams năm 2003 [16]. 13 Quan hệ tải trọng-chuyển vị mối nối với các hệ truyền lực khác nhau [16]. 14 Phân bố ứng suất uốn trên bề mặt thép bản truyền lực dày 6 mm [25]. 15 Thép truyền lực hình thoi trƣớc và sau khi bản bê tông co ngót [25].

16 Ứng suất tập trung xung quanh thanh truyền lực [26]. 1 Toàn cảnh bố trí lắp đặt thí nghiệm. 2 Sơ đồ kết cấu của thí nghiệm. 3 Hình chiếu đứng và chiếu bằng của mô hình thí nghiệm.

4 Thép bản truyền lực hình thoi và hộp nhựa. 5 Vị trí bố trí lƣới thép trong bản bê tông. 6 Bố trí thiết bị đo trên mô hình thí nghiệm. 7 So sánh chuyển vị tƣơng đối của Mẫu 1 và 2.

8 So sánh chuyển vị tƣơng đối của Mẫu 3 và 4. 9 So sánh chuyển vị tƣơng đối của Mẫu 5 và 6. 10 So sánh chuyển vị tƣơng đối của Mẫu 1 và 5. 11 So sánh chuyển vị tƣơng đối của Mẫu 2 và 6.

12 Hiệu quả truyền lực của mối nối Mẫu 1. 13 Hiệu quả truyền lực của mối nối mẫu 2. 14 Hiệu quả truyền lực của mối nối Mẫu 3. 15 Hiệu quả truyền lực của mối nối Mẫu 5.

16 Hiệu quả truyền lực của mối nối Mẫu 6. 17 Vị trí cảm biến - LVDT đo chuyển vị của thép bản truyền lực. 18 Chuyển vị của thép bản truyền lực tại các điểm L1, 2, 3, 4 Mẫu 1. 19 Chuyển vị của thép bản truyền lực tại các điểm L1, 2, 3, 4 Mẫu 3.

20 Chuyển vị của thép bản truyền lực hình thoi tại các điểm L1, 2, 3, 4 Mẫu 5. 21 Chuyển vị của thép bản truyền lực tại các điểm L7,8,9 Mẫu 1. 22 Chuyển vị của thép bản truyền lực tại các điểm L7,8,9 Mẫu 3. 23 Chuyển vị của thép bản truyền lực tại các điểm L7,8,9 Mẫu 5.

1 Sơ đồ lƣới phần tử mô hình hóa thí nghiệm. 2 Phần tử khối 8 nút HX8M. 3 Lƣới phần tử tấm bê tông và vị trí của thép truyền lực trong bản. 4 Lƣới phần tử thép truyền thép tấm truyền lực hình thoi.

5 Chuyển vị của mô hình tổng thể. 6 Chuyển vị theo mặt cắt dọc qua điểm giữa thép bản hình thoi. 7 Biến dạng của thép tấm truyền lực (hệ số khuếch đại 230). 1 Vị trí đặt các thiết bị đo trên mẫu thí nghiệm.

2 So sánh chuyển vị tƣơng đối giữa thí nghiệm và mô hình máy tính (Mẫu 1). 3 So sánh chuyển vị tƣơng đối giữa thí nghiệm và mô hình máy tính (Mẫu 2). 4 Chuyển vị tƣơng đối mối nối giữa thí nghiệm và mô hình máy tính (Mẫu 3). 5 Chuyển vị tƣơng đối mối nối giữa thí nghiệm và mô hình máy tính (Mẫu 5).

6 Chuyển vị tƣơng đối mối nối giữa thí nghiệm và mô hình máy tính (Mẫu 6). 7 So sánh chuyển vị thép bản Mẫu 1; tải 20,40 kN. 8 So sánh chuyển vị thép bản Mẫu 1; tải 60,80 kN. 9 So sánh chuyển vị thép bản Mẫu 1; điểm 5-4-6; 60 kN.

10 So sánh chuyển vị thép bản Mẫu 1; điểm 5-4-6; 80 kN. 11 So sánh chuyển vị thép bản Mẫu 3; điểm 1-4; 60 KN. 12 So sánh chuyển vị thép bản Mẫu 3; điểm 5-4-6; 60 KN. 60 8 DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU Bảng 2.

1 Thông số cơ bản của các mẫu thí nghiệm. 2 Bảng so sánh kết quả thí nghiệm. 3 Tải trọng phá hoại và tải trọng tại chuyển vị tƣơng đối. 4 Kích thƣớc và khoảng cách của các thanh truyền lực…….

5 Bảng tổ hợp khối lƣợng của các thanh truyền lực……………. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay cùng với sự phát triển kinh tế, mật độ xe chạy trên đƣờng ngày càng tăng, trọng lƣợng xe cơ giới ngày càng nặng, cảng biển, bãi container, nhà kho, nhà công nghiệp, siêu thị ngày càng đƣợc mở rộng và xây dựng mới, khả năng sản xuất xi măng trong nƣớc ngày càng dồi dào. Vì vậy việc nghiên cứu áp dụng rộng rãi bản bê tông xi măng vào xây dựng công trình ở nƣớc ta là một vấn đề quan trọng và cấp thiết. Tuy nhiên, mặt đƣờng hay mặt nền bê tông xi măng thông thƣờng tồn tại các khe nối, vừa làm phức tạp thêm cho việc thi công và duy tu, bảo dƣỡng, vừa tốn kém, lại vừa ảnh hƣởng đến chất lƣợng khai thác xe chạy không êm thuận.

Khe nối lại là chỗ yếu nhất của mặt đƣờng bê tông xi măng , khiến cho chúng dễ bị phá hoại ở cạnh và góc tấm, mặt đƣờng có độ ồn lớn, độ hao mòn lốp xe cao. Khi mặt đƣờng bê tông xi măng bị hƣ hỏng thì rất khó sửa chữa, tốn kém, trong quá trình sửa chữa ảnh hƣởng đến việc đảm bảo giao thông. Mối nối đƣợc sử dụng trong bản bê tông trên mặt nền để nhằm mục đích kiểm soát các vết nứt gãy của bê tông do co ngót, sự thay đổi về độ ẩm và nhiệt độ theo chiều dày của bản bê tông. Mối nối có thể song song hoặc vuông góc với hƣớng di chuyển của phƣơng tiện giao thông lần lƣợt đƣợc gọi là mối nối dọc hoặc mối nối ngang.

Việc sử dụng mối nối làm cho các vết nứt trong bản bê tông trên mặt nền không phát triển hoặc đƣợc phát triển một cách có kiểm soát. Sự tồn tại của mối nối có thể tạo ra một khu vực yếu hơn trong bản bê tông. Vì vậy, mối nối cần đƣợc thiết kế để đáp ứng và duy trì đƣợc sự toàn vẹn cũng nhƣ là đảm bảo độ bền của mối nối. Do đó, việc nghiên cứu giải pháp kết cấu truyền lực cho bản bê tông trên mặt nền đối với các công trình giao thông, ta cũng có thể áp dụng vào việc thi công các công trình nhƣ sàn nhà công nghiệp, nhà xƣởng, bến đỗ sân bay, khu vực kiểm soát vé, trạm cân ….

là yếu tố cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn. Đối tƣợng, phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu Trong đề tài này, tác giả đã nghiên cứu sự làm việc của thép bản truyền lực hình thoi. Hiệu quả truyền lực của mối nối, và sự chuyển vị của thép bản truyền lực hình thoi khi chiụ tác dụng của tải trong tĩnh. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu sự truyền lực của mối nối qua thép bản truyền lực hình thoi.

Nội dung nghiên cứu - Trình bày mô hình kết cấu thí nghiệm. - So sánh với kết quả thí nghiệm tƣơng tự trƣớc đó. - Chuyển vị tƣơng đối của của mối nối. - Hiệu quả truyền lực.

- Chuyển vị tƣơng đối của thép bản truyền lực hình thoi. - Kết quả mô hình hóa máy tinh. - So sánh kết quả từ mô hình hóa với thí nghiệm. 11 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG, NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.

GIỚI THIỆU CHUNG Bản bê tông trên mặt nền đƣợc sử dụng làm nền nhà công nghiệp, nhà dân dụng, nhà kho, bến cảng, sân bay và đƣờng giao thông có lƣu lƣợng xe lớn và tỉ lệ xe nặng cao nhờ có những ƣu điểm sau: Về mặt cƣờng độ và tuổi thọ: cƣờng độ và khả năng chịu lực lớn. Tuổi thọ của loại nền này thông thƣờng từ 30-50 năm do vậy ít gây ra gián đoạn sử dụng. Về mặt khai thác: công tác duy tuy bảo dƣỡng đơn giản, ít kinh phí. Độ nhám của mặt nền có thể khống chế do vậy độ bám khá tốt và ít bị ảnh hƣởng khi trời mƣa.

Mặt đƣờng có màu sáng nên thuận lợi cho các phƣơng tiên giao thông chạy vào ban đêm và không có nguy cơ chảy nhựa. Độ cứng của bê tông giữ cho mặt nền, mặt đƣờng bê tông trơn láng lâu dài sau khi xây dựng, điều này còn giúp bánh xe dễ lăn hơn, tăng hiêu quả sử dụng nhiên liệu của phƣơng tiện [1]. Về mặt thi công: có thể cơ giới hóa trong quá trình thi công, tạo dây truyền đồng bộ do vậy dễ kiểm soát chất lƣợng. Tốc độ dây truyền khá lớn, thuận lợi cho công tác lập tiến độ thi công [2].

Về mặt môi trƣờng: hạn chế tối đa đến ảnh hƣởng của môi trƣờng do lƣợng nhiên liệu tiêu thụ thấp (0.9%) giúp giảm lƣợng khí thải CO2, SO2 từ xe cộ.