Tài liệu Nghiên cứu đánh giá cường độ chịu nén của bê tông các công trình cao tầng ở thành phố nha trang

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN ĐẶNG TẤN HƯNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG CÁC CÔNG TRÌNH CAO TẦNG Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH Đà Nẵng, Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng Tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu không đúng như đã nêu trên, Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình. Tác giả Phan Đặng Tấn Hưng MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1 1. Tính cần thiết của đề tài:........................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu: ............................................................................................ 1 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: ........................................................................ 1 4. Phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu: .................................................................. 2 5. Kết quả: ................................................................................................................. 2 6. Kết cấu luận văn: ................................................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG, BÊ TÔNG CỐT THÉP CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÒA .............................................................................................................. 3 1.1. Các khái niệm cơ bản về bê tông - bê tông cốt thép............................................ 3 1.1.1. Khái niệm về bê tông, bê tông cốt thép ........................................................ 3 1.1.2. Phân loại bê tông, bê tông cốt thép............................................................... 4 1.2. Cƣờng độ của bê tông và các yếu tố ảnh hƣởng ................................................. 5 1.2.1. Cƣờng độ của bê tông .................................................................................. 5 1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ bê tông................................................ 5 1.3. Sử dụng vật liệu bê tông cho các công trình ở thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa ............................................................................................................................ 6 1.4. Kết luận Chƣơng 1 ........................................................................................... 12 CHƢƠNG 2. XÁC ĐỊNH VÀ TÍNH TOÁN CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Ở HIỆN TRƢỜNG ................................................................................................................... 13 2.1. Xác định cƣờng độ bê tông ở hiện trƣờng ........................................................ 13 2.1.1. Mục đích xác định cƣờng độ bê tông hiện trƣờng ...................................... 13 2.1.2. Các phƣơng pháp xác định cƣờng độ bê tông ở hiện trƣờng ...................... 13 2.2. Đánh giá cƣờng độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trƣờng theoTCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012, TCVN 9334:2012 ...................... 20 2.2.1. Tính toán cƣờng độ bê tông hiện trƣờng .................................................... 21 2.2.2. Xác định cƣờng độ bê tông yêu cầu ........................................................... 23 2.2.3. Đánh giá cƣờng độ bê tông hiện trƣờng ..................................................... 23 2.3. Đánh giá cƣờng độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trƣờng theo TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012, TCVN 9335:2012 ...................... 23 2.3.1. Tính toán cƣờng độ bê tông hiện trƣờng .................................................... 23 2.3.2. Xác định cƣờng độ bê tông yêu cầu ........................................................... 26 2.3.3. Đánh giá cƣờng độ bê tông hiện trƣờng ..................................................... 26 2.4. Kết luận Chƣơng 2 ........................................................................................... 28 CHƢƠNG 3. ĐÁNH GIÁ CƢỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG TẠI HIỆN TRƢỜNG MỘT SỐ CÔNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG ....................... 29 3.1. Đánh giá cƣờng độ nén của bê tông trên công trình.......................................... 29 3.1.1. Công trình Trụ sở Bảo hiểm xã hội tỉnh Khánh Hòa, số 05 Huỳnh Thúc Kháng, thành phố Nha Trang. .............................................................................. 29 3.1.1.1. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng phƣơng pháp súng bật nẩy .............................................................................................................. 30 3.1.1.2. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng súng bật nẩy kết hợp siêu âm....................................................................................................... 38 3.1.2. Công trình Khách sạn Bông Sen, số 06 Nguyễn Chánh, thành phố Nha Trang .................................................................................................................... 46 3.1.2.1. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng phƣơng pháp súng bật nẩy .............................................................................................................. 48 3.1.2.2. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng súng bật nẩy kết hợp siêu âm....................................................................................................... 56 3.1.3. Công trình Khách sạn Thụy Ký, số 19 Mai Xuân Thƣởng, thành phố Nha Trang .................................................................................................................... 64 3.1.3.1. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng phƣơng pháp súng bật nẩy .............................................................................................................. 65 3.1.3.2. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng súng bật nẩy kết hợp siêu âm....................................................................................................... 73 3.1.4. Công trình khách sạn olimpus, số 12 lý thƣờng kiệt, thành phố Nha Trang 81 3.1.4.1. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng phƣơng pháp súng bật nẩy .............................................................................................................. 82 3.1.4.2. Đánh giá cƣờng độ của bê tông tại hiện trƣờng bằng súng bật nẩy kết hợp siêu âm....................................................................................................... 88 3.2. So sánh cƣờng độ chịu nén của bê tông theo 02phƣơng pháp thí nghiệm......... 94 3.2.1. Công trình Trụ sở Bảo hiểm xã hội tỉnh Khánh Hòa, số 05 Huỳnh Thúc Kháng, thành phố Nha Trang ............................................................................... 94 3.2.2. Công trình Khách sạn Bông Sen, số 06 Nguyễn Chánh, thành phố Nha Trang .................................................................................................................... 95 3.2.3. Công trình Khách sạn Thụy Ký, số 19 Mai Xuân Thƣởng, thành phố Nha Trang .................................................................................................................... 96 3.2.4. Công trình Khách sạn Olimpus, số 12 Lý Thƣờng Kiệt, thành phố Nha Trang .................................................................................................................... 97 3.3. Nhận xét Chƣơng 3........................................................................................... 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 101 QU ẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao). BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN CỦA BÊ TÔNG CÁC CÔNG TRÌNH CAO TẦNG Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG Học viên: Phan Đặng Tấn Hƣng Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 Lớp K33.XDDD.KH, Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt - Bê tông là loại vật liệu phức hợp bao gồm xi măng (chất kết dính), cát, sỏi, đá (cốt liệu) kết lại với nhau dƣới tác dụng của nƣớc, là vật liệu đƣợc sử dụng rộng rãi trong xây dựng với khối lƣợng rất lớn. Cƣờng độ của bê tông là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu. Cƣờng độ bê tông không những phụ thuộc vào chất lƣợng và cấp phối vật liệu sử dụng mà còn phụ thuộc vào quá trình thi công bê tông và các yếu tố khác. Khi có nghi ngờ về chất lƣợng trong quá trình thi công, việc xác định cƣờng độ bê tông hiện trƣờng là cơ sở để kiểm tra, nghiệm thu đối với kết cấu hoặc bộ phận kết cấu của các công trình. Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá cƣờng độ chịu nén của bê tông các công tr nh là một trong những tiêu chí g p phần làm r hơn về chất lƣợng của bê tông trên các công trình thực tế ở thành phố Nha Trang. Từ khóa - Bê tông, chất lƣợng của bê tông, đánh giá cƣờng độ chịu nén. RESEARCH ON THE COMPREHENSIVE CONFIDENCE OF CONCRETE HIGH-FLOOR WORKS IN NHA TRANG CITY Summary - Concrete is a complex material composed of cement (binder), sand, gravel, rock (aggregate) bundled together under the effect of water, which is widely used in building materials erected with great volume. The strength of the concrete is an important indicator of the strength of the material. Concrete strength depends not only on the quality and distribution of materials but also on the concrete and other factors. Where there is doubt about the quality during construction, the determination of concrete strength of the site shall be the basis for checking and acceptance of the structure or structural components of the works. Therefore, the study on the compressive strength of concrete works is one of the criteria contributing to the clarity of concrete quality in real projects in Nha Trang city. Keywords - Concrete, quality of concrete, rating of compressive strength. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Hệ số ảnh hƣởng của độ ẩm (Ca) ..................................................................21 Bảng 2.2. Hệ số ảnh hƣởng của tuổi (Ct) ......................................................................21 Bảng 2.3. Giá trị hệ số tα với xác suất bảo đảm 0,95 và số vùng kiểm tra ....................22 Bảng 2.4. Bảng xác định cƣờng độ nén bê tông (đơn vị tính MPa) .............................. 24 Bảng 2.5. Hệ số ảnh hƣởng của loại xi măng (C1) ........................................................24 Bảng 2.6. Hệ số ảnh hƣởng của hàm lƣợng xi măng (C2) .............................................25 Bảng 2.7. Hệ số ảnh hƣởng của loại cốt liệu lớn (C3) ...................................................25 Bảng 2.8. Hệ số ảnh hƣởng của đƣờng kính lớn nhất của cốt liệu (C4) ........................25 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Dầm bê tông và bê tông cốt thép .....................................................................3 Hình 1.2. Khách sạn Novotel, Toà nhà Mƣờng Thanh và một số công trình nhà cao tầng khác trên trục đƣờng Trần Phú, thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp 7 Hình 1.3. Khách sạn Havana và một số công trình nhà cao tầng khác trên trục đƣờng Trần Phú, thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp ..........................................7 Hình 1.4. Tòa nhà Vincom Plaza đƣờng Lê Thánh Tôn, thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp .............................................................................................................8 Hình 1.5. Toàn nhà Panorama đang xây dựng tại thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp .9 Hình 1.6. Toàn nhà SaiGon Tower đang xây dựng tại thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp ...........................................................................................................10 Hình 1.7. Khách sạn Bông Sen đang xây dựng tại thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp ...................................................................................................................11 Hình 2.1. Súng bật nẩy (có tem kiểm định) ...................................................................26 H nh 2.2. Khe đọc vạch của súng bật nẩy .....................................................................27 Hình 2.3. Thiết bị siêu âm ............................................................................................. 27 Hình 3.1. Mặt bằng tầng điển hình ................................................................................29 Hình 3.2. Mặt đứng công trình - Ảnh tự chụp ............................................................... 29 Hình 3.3. Mặt cắt công trình .......................................................................................... 29 Hình 3.4. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 1. ......................................31 Hình 3.5. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 2. ......................................32 Hình 3.6. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 4. ......................................33 Hình 3.7. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 6. ......................................34 Hình 3.8. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 8. ......................................35 Hình 3.9. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 10. ....................................36 Hình 3.10. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 12. ..................................37 Hình 3.11. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng. .................................38 Hình 3.12. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 1. ....................................39 Hình 3.13. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 2. ....................................40 Hình 3.14. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 4. ....................................41 Hình 3.15. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 6. ....................................42 Hình 3.16. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 8. ....................................43 Hình 3.17. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 10. ..................................44 Hình 3.18. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 12. ..................................45 Hình 3.19. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng. .................................46 Hình 3.20. Mặt bằng tầng điển hình ..............................................................................46 Hình 3.21. Mặt đứng công trình - Ảnh tự chụp ............................................................. 47 Hình 3.22. Mặt cắt công trình ........................................................................................47 Hình 3.23. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 1. ....................................49 Hình 3.24. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 2. ....................................50 Hình 3.25. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 4. ..................................51 Hình 3.26. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 6. ..................................52 Hình 3.27. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 8. ..................................53 Hình 3.28. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 10. ................................ 54 Hình 3.29. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 12. ................................ 55 Hình 3.30. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột (vách) các tầng. ......................56 Hình 3.31. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 1. ....................................57 Hình 3.32. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 2. ....................................58 Hình 3.33. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 4. ..................................59 Hình 3.34. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 6. ..................................60 Hình 3.35. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 8. ..................................61 Hình 3.36. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 10. ................................ 62 Hình 3.37. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 12. ................................ 63 Hình 3.38. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột (vách) các tầng. ......................64 Hình 3.39. Mặt bằng tầng điển hình ..............................................................................64 Hình 3.40. Mặt đứng công trình - Ảnh tự chụp ............................................................. 65 Hình 3.41. Mặt cắt công trình ........................................................................................65 Hình 3.42. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 1. ..................................66 Hình 3.43. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 3. ..................................67 Hình 3.44. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 5. ..................................68 Hình 3.45. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 7. ..................................69 Hình 3.46. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 9. ..................................70 Hình 3.47. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 11. ................................ 71 Hình 3.48. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 13. ................................ 72 Hình 3.49. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách các tầng. .............................. 73 Hình 3.50. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 1. ..................................74 Hình 3.51. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 3. ..................................75 Hình 3.52. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 5. ..................................76 Hình 3.53. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 7. ..................................77 Hình 3.54. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 9. ..................................78 Hình 3.55. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 11. ................................ 79 Hình 3.56. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách tầng 13. ................................ 80 Hình 3.57. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông vách các tầng. .............................. 81 Hình 3.58. Mặt bằng tầng điển hình ..............................................................................81 Hình 3.59. Mặt đứng công trình - Ảnh tự chụp ............................................................. 82 Hình 3.60. Mặt cắt công trình ........................................................................................82 Hình 3.61. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 1. ....................................83 Hình 3.62. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 2. ....................................84 Hình 3.63. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 3. ....................................85 Hình 3.64. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 4. ....................................86 Hình 3.65. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 5. ....................................87 Hình 3.66. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng. .................................88 Hình 3.67. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 1. ....................................89 Hình 3.68. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 2. ....................................90 Hình 3.69. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 3. ....................................91 Hình 3.70. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột tầng 4. ....................................92 Hình 3.71. Biểu đồ cƣờng độ chị u nén của bê tông cột tầng 5. ...................................93 Hình 3.72. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng. .................................94 Hình 3.73. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng theo 02 phƣơng pháp thí nghiệm. ................................................................................................ 95 Hình 3.74. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng theo 02 phƣơng pháp thí nghiệm. ................................................................................................ 96 Hình 3.75. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng theo 02 phƣơng pháp thí nghiệm. ................................................................................................ 97 Hình 3.76. Biểu đồ cƣờng độ chịu nén của bê tông cột các tầng theo 02 phƣơng pháp thí nghiệm. ................................................................................................ 98 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cần thiết của đề tài: Khánh Hòa là một tỉnh duyên hải, với tổng diện tích 5.217,6 km² và hơn 200 đảo và quần đảo, bờ biển dài 385 km. Theo “Chƣơng tr nh phát triển đô thị tỉnh Khánh Hòa đến năm 2020 và định hƣớng đến năm 2030” đƣợc UBND tỉnh Khánh Hòa phê duyệt tại Quyết định số 4104/QĐ-UBND ngày 29/12/2016, tỉnh Khánh Hòa sẽ đầu tƣ cho chƣơng tr nh phát triển đô thị, phấn đấu đến năm 2020 tỷ lệ đô thị hóa toàn tỉnh đạt 60%, và đến năm 2030 đạt 70%, đƣa Khánh Hòa trở thành đô thị loại I, trực thuộc Trung ƣơng. Tổng vốn đầu tƣ phát triển đô thị giai đoạn 2016-2020 ƣớc khoảng 63.500 tỷ đồng. Hòa nhịp với sự phát triển của cả nƣớc, tỉnh Khánh Hòa nói chung và thành phố Nha Trang n i riêng đã c những bƣớc tiến đáng kể trong các lĩnh vực kinh tế, văn hóa, chính trị, xã hội; tỷ lệ đô thị hóa của toàn tỉnh tăng khá nhanh. Cùng với sự phát triển vƣợt bậc của thành phố Nha Trang là sự hình thành nhanh chóng các công trình cao tầng nhƣ khách sạn, trụ sở văn phòng cho thuê, căn hộ cao cấp hoặc tổ hợp công tr nh thƣơng mại – dịch vụ – căn hộ cao cấp nhằm phục vụ cho các nhu cầu của xã hội. Các công trình cao tầng đã g p phần làm thay đổi diện mạo của thành phố Nha Trang, thúc đẩy sự phát triển của kiến trúc đô thị Nha Trang, góp phần đáp ứng các nhu cầu xã hội nhƣ chổ ở, nơi làm việc, nơi vui chơi, giải trí …, cũng nhƣ đáp ứng đƣợc các chỉ tiêu về quy hoạch đô thị nhƣ mật độ xây dựng, hệ số sử dụng đất…. Nhƣ hầu hết các đô thị lớn trên cả nƣớc, các công trình cao tầng này tập trung ở khu vực trung tâm thành phố Nha Trang và chủ yếu sử dụng vật liệu bê tông, bê tông cốt thép với nhiều cấp độ bền khác nhau. Khi tính toán thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép cần phải xác định đƣợc cƣờng độ của bê tông. Cƣờng độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của nó. Muốn xác định đƣợc cƣờng độ của bê tông trên thực tế công tr nh thƣờng ngƣời ta thí nghiệm mẫu bằng phƣơng pháp phá hủy hoặc phƣơng pháp không phá hủy nhƣ siêu âm, bật nẩy,…Để có nhìn tổng quát về chất lƣợng bê tông đã đƣợc sử dụng thực tế, vấn đề “Nghiên cứu đánh giá cường độ chịu nén của bê tông các công trình cao tầng ở thành phố Nha Trang” là một đề xuất cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu: Đánh giá cƣờng độ chịu nén của bê tông trong cột bê tông cốt thép của các công trình cao tầng ở thành phố Nha Trang theo thiết kế và thực tế thi công. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu cƣờng độ chịu nén của bê tông trong cột (vách) bê tông cốt thép của các công trình cao tầng ở thành phố Nha Trang theo thiết kế và thực tế thi công. 2 - Phạm vi nghiên cứu: Cột (vách) bê tông chịu nén trong nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép. 4. Phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu: + Nghiên cứu lý thuyết tính toán kết hợp với số liệu thực nghiệm (trên công trình và mẫu lƣu tại phòng LAS- XD) để so sánh kết quả cƣờng độ chịu nén của bê tông trong cột bê tông cốt thép theo thiết kế và thực tế thi công. + Dựa vào các tiêu chuẩn hiện hành và các chỉ dẫn trong tính toán xác định cƣờng độ chịu nén của bê tông hiện trƣờng. 5. Kết quả: Tổng hợp số liệu thu thập cƣờng độ chịu nén của bê tông trong cột bê tông cốt thép theo thiết kế và thực tế thi công; tiến hành phân tích khoa học để xây dựng biểu đồ thể hiện quan hệ cƣờng độ chịu nén của bê tông. Từ đ , đánh giá về cƣờng độ chịu nén của bê tông trong cột (vách) bê tông cốt thép của các công trình cao tầng ở thành phố Nha Trang theo thiết kế và thực tế thi công. 6. Kết cấu luận văn: Mở đầu Chƣơng 1. Tổng quan về việc sử dụng vật liệu bê tông, bê tông cốt thép cho các công trình ở thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa Chƣơng 2. Xác định và tính toán cƣờng độ của bê tông ở hiện trƣờng Chƣơng 3. Đánh giá cƣờng độ chịu nén của bê tông tại hiện trƣờng một số công trình ở thành phố Nha Trang Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG, BÊ TÔNG CỐT THÉP CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở THÀNH PHỐ NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÕA 1.1. Các khái niệm cơ bản về bê tông - bê tông cốt thép 1.1.1. Khái niệm về bê tông, bê tông cốt thép Bê tông cốt thép (BTCT) là một loại vật liệu xây dựng hỗn hợp do hai vật liệu thành phần có tính chất cơ học khác nhau là bê tông và thép cùng cộng tác chịu lực với nhau một cách hợp lý và kinh tế. Bê tông là một loại đá nhân tạo thành phần bao gồm cốt liệu (cát ,đá) và chất kết dính (xi măng, nƣớc ...). Bê tông có khả năng chịu nén tốt, khả năng chịu kéo rất kém. Thép là vật liệu chịu kéo hoặc chịu nén đều tốt. Do vậy ngƣời ta thƣờng đặt cốt thép vào trong bê tông để tăng cƣờng khả năng chịu lực cho kết cấu từ đ sản sinh ra bê tông cốt thép. Để thấy đƣợc sự phối hợp chịu lực giữa bê tông và cốt thép ta xem thí nghiệm: - Uốn một dầm bê tông nhƣ trên h nh 1.1a, trên dầm chia thành hai vùng rõ rệt là vùng kéo và vùng nén. Khi ứng suất kéo trong bê tông fct vƣợt quá cƣờng độ chịu kéo của bê tông thì vết nứt sẽ xuất hiện, vết nứt di dần lên phía trên và dầm bị gãy khi ứng suất trong bê tông vùng nén còn khá nhỏ so với cƣờng độ chịu nén của bê tông. Dầm bê tông chƣa khai thác hết đƣợc khả năng chịu nén tốt của bê tông, khả năng chịu mô men của dầm nhỏ. - Với một dầm nhƣ trên đƣợc đặt một lƣợng cốt thép hợp lý vào vùng bê tông chịu kéo hình 1.1b, khi ứng suất kéo fct vƣợt quá cƣờng độ chịu kéo của bê tông thì vết nứt cũng sẽ xuất hiện. Nhƣng lúc này dầm chƣa bị phá hoại, tại tiết diện có vết nứt lực kéo hoàn toàn do cốt thép chịu, chính vì vậy ta có thể tăng tải trọng cho tới khi ứng suất trong cốt thép đạt tới giới hạn chảy hoặc bê tông vùng nén bị nén vỡ. Hình 1.1 Dầm bê tông và bê tông cốt thép Dầm BTCT khai thác hết khả năng chịu nén tốt của bê tông và khả năng chịu kéo tốt của thép. Nhờ vậy khả năng chịu mô men hay Sức kháng uốn lớn hơn hàng chục lần so với dầm bê tông c cùng kích thƣớc. 4 Cốt thép chịu kéo và chịu nén đều tốt nên n còn đƣợc đặt vào trong các cấu kiện chịu kéo , chịu nén, cấu kiện chịu uốn xoắn để tăng khả năng chịu lực giảm kích thƣớc tiết diện và chịu lực kéo xuất hiện do ngẫu nhiên. Bê tông và thép có thể cùng cộng tác chịu lực là do: - Trên bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và thép có Lực dính bám khá lớn nên lực có thể truyền từ bê tông sang thép và ngƣợc lại. Lực dính bấm có tầm rất quan trọng đối với bê tông cốt thép. Nhờ có lực dính bám mà cƣờng độ của cốt thép mới đƣợc khai thác , bề rộng vết nứt trong vùng kéo mới đƣợc hạn chế. Do vậy, ngƣời ta phải tìm mọi cách để tăng cƣờng lực dính bám giữa bê tông và cốt thép. - Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hoá học, bê tông còn bảo vệ cho cốt thép chống lại tác dụng ăn mòn của môi trƣờng. - Hệ số giãn nở dài vì nhiệt của bê tông và cốt thép là xấp xỉ bằng nhau. Do đ khi nghiệt độ thay đổi trong phạm vi thông thƣờng (dƣới 100oC) nội ứng suất xuất hiện không đáng kể, không làm phá hoại lực dính bám giữa bê tông và cốt thép. 1.1.2. Phân loại bê tông, bê tông cốt thép Có nhiều cách phân loại bê tông nhƣ: phân loại theo khối lƣợng thể tích, theo kích thƣớc cốt liệu, theo mục đích sử dụng, theo phƣơng pháp thi công và phân loại theo trạng thái ứng suất khi chế tạo và sử dụng …., cụ thể: a. Phân loại theo khối lượng thể tích: Bêtông nặng: có khối lƣợng thể tích từ 1,8 – 2,5 T/m³. Bêtông siêu nặng: có khối lƣợng thể tích từ 3 – 5 T/m³. Để c đƣợc thể tích nặng nhƣ vậy, ngƣời ta sử dụng các loại đá, quặng và kim loại nặng để làm cốt liệt thô và cốt liệu mịn nhƣ quặng sắt c hàm lƣợng ôxít sắt (Fe2O3) ≥50%, quặng barit (Sunphat Bari) lẫn ít Silic (SiO2), chì hạt kích thƣớc khác nhau. b. Phân loại theo kích thước cốt liệu: Bêtông vi mịn: lả loại bê tông silicat, bê tông xỉ vì mạt đá silic (đá quăkzit) mạt đá granit… và xỉ lò cao đều có hạt nhỏ. Loại này thƣờng dùng chế tạo các cấu kiện nhỏ và có qua xử lý nhiệt để thúc đẩy quá tr nh đ ng rắn. Dùng để lát nền nhà, bậc cầu thang, v.v… Bêtông cốt liệu thô: Bêtông cốt liệu thô (cốt liệu thô c kích thƣớc 40 ÷ 70mm) thƣờng đƣợc dùng để đổ m ng nhà, đổ đê đập kích thƣớc lớn, đổ trám các hang động Catstơ, v.v… c. Phân loại theo mục đích sử dụng: Tùy theo mục đích sử dụng, ngoài loại bêtông siêu nặng đã n i ở trên, còn c nhiều loại đặc biệt để thích ứng với môi trƣờng làm việc của bêtông nhƣ: bê tông cách âm, cách nhiệt; bêtông bền sun phát; bêtông đ ng rắn nhanh; bêtông mác cao; bêtông chịu nhiệt v.v… d. Phân loại theo phương pháp thi công: Bê tông cốt thép đổ toàn khối (bê tông cốt thép đổ tại chỗ): Ngƣời ta ghép ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông ngay tại vị trí thiết kế của kết cấu. Bê tông cốt thép lắp ghép: Ngƣời ta phân chia kết cấu thành những cấu kiện riêng biệt để có thể chế tạo chúng ở nhà máy hoặc sân bãi, vận chuyển chúng đến công 5 trƣờng, sau đ dùng cần cẩu lắp ghép rồi nối chúng lại với nhau thành kết cấu tại vị trí thiết kế. Bê tông cốt thép nửa lắp ghép: Ngƣời ta lắp ghép những cấu kiện chƣa đƣợc chế tạo hoàn chỉnh, sau đ đặt thêm cốt thép, ghép thêm ván khuôn rồi đổ tại chỗ phần còn lại (kể cả mối nối). e. Phân loại theo trạng thái ứng suất khi chế tạo và sử dụng: Bê tông cốt thép thƣờng: Khi chế tạo cấu kiện, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất. Ngoài nội ứng suất do co ngót và giãn nở nhiệt, trong cốt thép và bê tông chỉ xuất hiện ứng suất khi có tải trọng tác dụng (kể cả trọng lƣợng bản thân). Bê tông cốt thép ứng lực trƣớc: Trƣớc khi sử dụng, ngƣời ta căng cốt thép để nén vùng chịu kéo (do tải trọng gây ra) của cấu kiện nhằm triệt tiêu ứng suất kéo do tải trọng gây ra. Nhờ có ứng lực nén trƣớc, ngƣời ta có thể không cho xuất hiện khe nứt hay hạn chế bề rộng khe nứt trong cấu kiện. 1.2. Cƣờng độ của bê tông và các yếu tố ảnh hƣởng 1.2.1. Cường độ của bê tông Cƣờng độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu. Cƣờng độ của bê tông phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của n . Để xác định cƣờng độ của bê tông ngƣời ta dùng thí nghiệm nén mẫu, là chế tạo ra các mẫu thử và thí nghiệm phá hủy trên các mẫu thử đ . Ngoài ra, còn c cách khác là thí nghiệm không phá hủy, xác định cƣờng độ một cách gián tiếp bằng cách dùng xung siêu âm, súng bật nẩy. Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau nhƣ: chịu nén, uốn, kéo, trƣợt ..., trong đ chịu nén là ƣu thế lớn nhất của bê tông. Do đ , ngƣời ta thƣờng dùng cƣờng độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trƣng để đánh giá chất lƣợng bê tông. N i đến cƣờng độ của bê tông là n i đến cƣờng độ tính toán (cƣờng độ chịu nén và cƣờng độ chịu kéo), cƣờng độ đặc trƣng và cƣờng độ trung bình. Cƣờng độ của bê tông tăng theo thời gian tính từ lúc chế tạo bê tông đến khi cho nó chịu lực. Thời gian đầu cƣờng độ tăng nhanh, sau chậm dần. Với bê tông dùng xi măng pooclăng, chế tạo và bảo dƣỡng trong điều kiện b nh thƣờng, cƣờng độ tăng nhanh trong 28 ngày đầu. 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông Cƣờng độ bê tông không những phụ thuộc vào chất lƣợng và cấp phối vật liệu sử dụng mà còn phụ thuộc vào quá trình thi công bê tông và các yếu tố khác. Trong thiết kế công tr nh, ngƣời ta thƣờng dự kiến cƣờng độ cần thiết của bê tông để tính toán, do đ khi thi công cần chọn thành phần, cấp phối vật liệu và công nghệ chế tạo để bê tông đảm bảo đạt cƣờng độ yêu cầu. Các yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ bê tông có thể bao gồm: - Chất lƣợng và số lƣợng xi măng: Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông, việc lựa chọn xi măng rất quan trọng vì nó vừa phải đảm bảo cho bê tông đạt cƣờng độ thiết kế, vừa phải đảm bảo yếu tố kinh tế. Nếu dùng xi măng mác cao chế tạo bê tông mác thấp sẽ dẫn đến lƣợng xi măng dùng cho 1m3 bê tông không đủ để liên kết các hạt cốt liệu với nhau, dễ xảy ra hiện tƣợng phân tầng. Ngƣợc lại, dùng xi măng mác thấp 6 để chế tạo bê tông mác cao sẽ làm tăng lƣợng xi măng phải dùng, không đảm bảo yếu tố kinh tế. Bên cạnh đ , với cƣờng độ bê tông dự kiến, nếu tăng số lƣợng xi măng cũng sẽ làm tăng cƣờng độ bê tông nhƣng hiệu quả không cao và thƣờng gây tăng biến dạng do co ngót. Thông thƣờng trong 1m3 bê tông cần dùng từ 250-500kg xi măng, khi dùng xi măng nhiều th cƣờng độ bê tông cao hơn, nhƣng để chế tạo bê tông cƣờng độ cao (B25, 30,…) ngoài việc tăng lƣợng xi măng còn cần phải dùng xi măng mác cao (PC40, 50,…) hoặc phụ gia nâng cao cƣờng độ của bê tông mới đem lại hiệu quả kinh tế và sử dụng. - Độ cứng, độ sạch và sự phối hợp thành phần cốt liệu (cấp phối): Thành phần bụi và tạp chất sẽ tạo ra trên bề mặt hạt cốt liệu lớp màng cản trở liên kết chúng với xi măng. Kết quả là cƣờng độ của bê tông giảm đáng kể (c khi đến 30÷40%). Việc lựa chọn đƣợc cấp phối hợp lý sẽ làm tăng cƣờng độ bê tông đồng thời tiết kiệm đƣợc lƣợng xi măng sử dụng. Hàm lƣợng cát trong hỗn hợp cốt liệu (mức ngậm cát) ảnh hƣởng lớn đến tính chất của hỗn hợp bê tông. Hỗn hợp bê tông c hàm lƣợng cát tối ƣu đảm bảo cho bê tông đạt yêu cầu tính công tác, độ đặc chắc và cƣờng độ với lƣợng dùng xi măng và nƣớc bé nhất. - Tỉ lệ giữa nƣớc và xi măng: Đây là yếu tố ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ và tính chất biến dạng của bê tông. Tỉ lệ này cao sẽ làm giảm cƣờng độ bê tông và tăng tính co ngót, từ biến, nhƣng nếu tỉ lệ này thấp (vừa đủ) th kh thi công, đặc biệt là khi bơm bê tông. - Thời gian nhào trộn, vận chuyển cũng c ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng và cƣờng độ bê tông. - Chất lƣợng thi công: Thi công kỹ lƣỡng, đầm chặt đúng quy cách, sẽ đạt đƣợc cƣờng độ bê tông nhƣ mong muốn. - Cách thức bảo dƣỡng: Trong điều kiện thi công toàn khối tại công tr nh, điều kiện bảo dƣỡng kh đạt đƣợc nhƣ trong phòng thí nghiệm, nhƣng cần bảo dƣỡng thật tốt trong điều kiện có thể đạt đƣợc chất lƣợng bê tông cao và giảm co ng t, đặc biệt là cho sàn. 1.3. Sử dụng vật liệu bê tông cho các công trình ở thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa Hòa nhịp với sự phát triển của cả nƣớc nói chung và tỉnh Khánh Hòa nói riêng, thành phố Nha Trang đã c những bƣớc tiến đáng kể trong các lĩnh vực kinh tế, văn h a, chính trị, xã hội; tỷ lệ đô thị hóa của toàn tỉnh tăng khá nhanh. Cùng với sự phát triển vƣợt bậc của thành phố Nha Trang là sự hình thành nhanh chóng các công trình cao tầng nhƣ khách sạn, trụ sở văn phòng cho thuê, căn hộ cao cấp hoặc tổ hợp công tr nh thƣơng mại – dịch vụ – căn hộ cao cấp nhằm phục vụ cho các nhu cầu của xã hội. Các công trình cao tầng đã g p phần làm thay đổi diện mạo của thành phố Nha Trang, thúc đẩy sự phát triển của kiến trúc đô thị Nha Trang, góp phần đáp ứng các nhu cầu xã hội nhƣ chổ ở, nơi làm việc, nơi vui chơi, giải trí …, cũng nhƣ đáp ứng đƣợc các chỉ tiêu về quy hoạch đô thị nhƣ mật độ xây dựng, hệ số sử dụng đất…. Nhƣ hầu hết các đô thị lớn trên cả nƣớc, các công 7 trình cao tầng này tập trung ở khu vực trung tâm thành phố Nha Trang và chủ yếu sử dụng vật liệu bê tông, bê tông cốt thép với nhiều cấp độ bền khác nhau. Hình 1.2 Khách sạn Novotel, Toà nhà Mường Thanh và một số công trình nhà cao tầng khác trên trục đường Trần Phú, thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp Hình 1.3 Khách sạn Havana và một số công trình nhà cao tầng khác trên trục đường Trần Phú, thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp 8 Hình 1.4 Tòa nhà Vincom Plaza đường Lê Thánh Tôn, thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp Thiên nhiên đã ƣu đãi cho Khánh Hòa một tài nguyên rất lớn về vật liệu xây dựng, trữ lƣợng dồi dào, chất lƣợng tốt, chủng loại phong phú; bao gồm các loại đá xây dựng tự nhiên (đá ốp lát; đá làm vật liệu xây dựn thông thƣờng: granit, ryolit, andesit, cát); nguyên liệu để sản xuất vật liệu xây dựng (đá vôi san hô, sét gạch ng i). Các mỏ phân bố tƣơng đối đều khắp trong tỉnh, cùng với mạng lƣới giao thông thuận tiện đã tạo ra những điều kiện tốt cho việc khai thác, vận chuyển và tiêu thụ sản phẩm. Do vậy, chính quyền tỉnh Khánh Hòa và các nhà đầu tƣ đã quan tâm đầu tƣ phát triển lĩnh vực vật liệu xây dựng nói chung và vật liệu bê tông n i riêng để đảm bảo nhu cầu về xây dựng trên địa bàn. Về công nghệ chế tạo bê tông, trƣớc kia chủ yếu bằng tay hoặc bằng cối trộn, nhƣng từ năm 2010 đến nay, các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh đã áp dụng tiến bộ khoa học và công nghệ về sử dụng bê tông tƣơi cho các công tr nh xây dựng dân dụng, công nghiệp rất phổ biến và rộng rãi. Sản phẩm bê tông tƣơi với nhiều ƣu điểm vƣợt trội so với việc trộn thủ công thông thƣờng, thỏa mãn các tiêu chí về kỹ thuật cũng nhƣ các tiêu chí về kinh tế. 9 Hình 1.5 Toàn nhà Panorama đang xây dựng tại thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp 10 Hình 1.6 Toàn nhà SaiGon Tower đang xây dựng tại thành phố Nha Trang - Ảnh tự chụp