Ứng xử chịu lực của dầm liên hợp bê tông thép tiết diện chữ t ngược sử dụng liên kết perfobond

I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA - - NG X CH U L C C A D M LIÊN H P BÊ TÔNG - THÉP TI T DI N CH C S D NG LIÊN K T PERFOBOND Chuyên ngành : Xây d ng Cơng trình Dân d ng Cơng nghi p Mã s ngành : 60 58 20 LU Tp H Cơng trình c hồn thành t i: Tr ng i h c Bách Khoa- HQG-HCM Cán b h ng d n khoa h c: TS c Vinh Cán b h ng d n khoa h c: TS c Nhân Cán b ch m nh n xét 1: TS Ngô H ng Cán b ch m nh n xét 2: TS Nguy n Minh Long Lu n v n th c s c b o v t i Tr ng i h c Bách Khoa, HQG Tp.HCM Ngày 09 tháng 09 n m 2013 Thành ph n h i ng nh giá lu n v n th c s g m: TS Nguy n S Lâm nh TS Ngô H ng TS Nguy n Minh Long c Vinh CH T CH H I NG TS NGUY N S LÂM TR NG KHOA TS NGUY N MINH TÂM I H C QU C GIA TP.HCM C NG HOÀ XÃ H I CH NGH I H C BÁCH KHOA T NAM c L p - T Do - H nh Phúc -o0o - NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên: Phái: NAM Ngày, tháng, n m sinh: 15-06-1977 N i sinh: TI N GIANG Chuyên ngành: Xây D ng Dân D ng – Công Nghi p MSHV: 11210244-Khóa: 2011 1-TÊN TÀI: ng x ch u l c c a d m liên h p bê tông - thép ti t di n ch k t Perfobond c s d ng liên 2-NHI M V LU N V N: Kh o sát th c nghi h p ti t di n T n truy n l c kh c c a d m liên c s d ng liên k t perfobond d ng m Xây d ng mơ hình 3D phân tích tham s c a d m composite b ng ph n m m Ansys 3- NGÀY GIAO NHI M V : 21-01-13 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 28-06-13 5- H VÀ TÊN CÁN B H NG D C VINH C NHÂN N i dung c CÁN B NG D N H ng Lu n v n th c s ã cH i ng Chuyên Ngành thông qua KHOA QL CHUYÊN NGÀNH NG BAN QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH L IC ên xin chân thành g ãt tơi nh hồn thành lu su ình h nc ình h nghiên c ày Tơi c ã trang b giúp r nhi u lu nghiên c Xin chân thành c ãt ày àng Vinh ình giai ti hành thí nghi Tơi c ịn ã tài tr ngun v li ình th thí nghi Cu ùng tơi xin c ình anh em b ên tơi nh ãh ịng ài lu n Xin chân thành c TP.HCM, ngày 28 TÓM T T LU Nghiên c u t p trung kh o sát th c nghi ng x c a d m liên h p thép – bê tông c t thép s d ng thép hình d ng ch kháng c t perfobond d ng m C liên h p v ình th c nghi m ti n hành m u d m c l n v i chi n 4.0m Các m u thí nghi thi t k có s khác bi t v hình d ng v hình d ti t di n m c liên k t c ab c ng c c a d m thép hình T Liên k t perfobond d ng ti t i x ng, s ng c t thép m i ch t bê tông c áp d ng gi ng cho t t c m u thí nghi m M c tiêu c a kh o sát th c nghi m nh m nghiên c u ng x c a d m liên h p c c a liên k t perfobond s d ng d m Thông qua thông s c bao g m: l c – võng, tr i t i m t ti p xúc gi a b n bêtông d m thép, bi n d ng c a b n bêtơng thép hình, bi n d ng c a liên k t perfobond Bên c nh kh o sát th c nghi m, mô ph ng ph n t h u h n v i phi t v t li u c c th c hi n Mơ hình d m liên h b sung nh ng k t qu mà th c nghi c mô t v c c gi u thí nghi m c hi u ch nh v i k t qu thí nghi m K t qu mô ph ng so v i k t qu phân tích t th c nghi tin c y tính kh thi c a ng Ngồi ra, so sánh v i d m liên h p s d ng thép hình ch c c th c hi n nh m t ng t ng xu t m t thi t k h p lý nh t cho lo i d m ng h p c th T khóa: K t c u liên h p, liên k t perfobond, perfobond h L I Lu c th c hi is ình nghiên c u th c s c a cá nhân, ng d n c a c Vinh TS c Nhân Các s li u, k t qu c cơng b c trình bày lu n trung th i b t k hình th c Tôi xin ch u trách nhi m v nghiên c u c a H c viên ng 65 4.3.5 Liên k COMBIN39 m t ph n t ng v i tính ch t phi n chung v l c – chuy n v Ph n t có th bi n d ng d c ho c xo n không gian 1, 2, hay chi u, mơ t hình 4.8 Theo chi u d c COMBIN39 ph n t ch u kéo – nén d c tr c v i b c t t i m i nút, ch u xo n COMBIN39 ph n t quay t v i b c t t i m i nút [7] S li nt quan h gi a l c – chuy n v c a liên k t th ã ng cong c nghiên c u b ng th c nghi m hình 4.9 Hình 4.8: Mơ hình ph n t COMBIN39 600 500 400 300 200 100 0 Hình 4.9: ng cong quan h l c – chuy n v c a liên k t [6] 10 66 4.4 Mơ hình ph 4.4.1 Mơ hình hình h Mơ hình hình h c c a d m liên h ch c mơ ph Hình 4-1, d m có tính i x ng nên ch xét m t n a d m nh m gi m kh ng tính tốn x lý T m truy n l c (Ph n t SOLID45) B n sàn BTCT (Ph n t SOLID65) G (Ph n t SOLID45) D m thép hình T (Ph n t SHELL43) Hình 4-1: Mơ hình hình h c c a m u d m liên h p 4.4.2 Sau xây d ình hình h ành ph ên k c ên h ày, nút ùng Hình 4-2 Hình 4-3 s cho t àn b Hình 4-2: i cho thép hình T Hình 4-3: ình d ên h i cho sàn BT 67 Hình 4-4: Chia i cho c h d m 4.4.3 mô ph c ên h không làm vi ành ph ùng , thép hình g ùh 4.4.4 Có v ti ên ên c ùh pv t - T Uz = (hình 4.15) - Chuy ên thành d àt (hình 4.16) - T ình4.17) 68 Hình 4-5 u ki n biên t i v trí gi a d m Hình 4-6: 4.5 u ki n biên g i t a K V ày, chuy gán t tr ê tông thép, t tác d ên d Qua phân tích m sánh v ên h so trình bày theo B 4-1: K B ng 4-1: K t qu mơ ph ng Kích M u Ti t di n d m thép Bêtông cb n bêtông T i tr ng S t (kN) (mm) (mm) Mô ph ng Th c nghi m võng gi a d m (mm) T 264x200 M500 120x600 470.59 0.74 39.216 T 264x200 M500 120x600 491.98 0.85 37.34 4.35% 12% 4.78% Sai s 69 4.5.1 Chuy Hình 4-7 Chuy n v Hình 4-9 Võng so v Hình 4-11: Bi Chuy 4.18 B Hình 4-8 Chuy n v u Hình 4-10 Võng so v u quan h L c-Chuy n v mô ph ình sai s so 70 v giá tr th d 12% so v àb àn bê tơng có chuy v ênh l àb c àn bê tông t ên s ày Chuy hình 4.18 K cho th sai s nghi so v ày sai l % so v hi s ùh 4.5.2 Kh Hình 4-12 Phân b ng su t S Hình 4-13 Phân b ng su t SY 71 Hình 4-14: Bi Qua k lý thuy quan h L c-Bi n d ng ên, àn h àk ch àn toàn gi v nén, sàn bê tơng n ùng ch nh àn tồn ình 4-21 cho k d ùh 4.6 K ình 3D có xét hình, nh ph th ùh So sánh k ên m uy th sau hi v ( d c -bi ình th B 10 ày ch nghiên c th ên c tốn mơ ph tin c max bi ày, s ùh s ài tốn mơ ph sai l ình có th 72 73 K k ã ti h ành m ên àk ên c ã ti c ên h p có s 5.1 ên k ã trình bày K 5.1.1 K c àm vi liên h Qua kh ên k phân tích d ên m ên h ên k ti t d lu 5.1.1.1 - ê tơng Bê tơng có c d ên h àng cao t àng l , nhiên m nhi l kh - ên kh ê tông l õng kháng tr dai c ên k c tông, bê tông mác cao làm cho liên k ê c th õng c ên h 5.1.1.2 - àm perfobond Theo k phá ho bê tông d ình T, ph c d àn ùng làm liên k ình d ên c chi ày s 74 cho chi ti ày c nghi - ày V àng gia công hàn vào d 5.1.2 d ên h ên k D ên h ình d ã trình bày nghiên c thí nghi ùh àm vi ên s ê àm vi ch ình thi cơng chi ti ên k ùng lúc t máy Rút ình thi cơng qua nhi ên r d ày có ùng liên k perfobond t ên h ng ùng liên k ên h ên h ình I thơng th ên k ày hồn tồn có th 5.1.3 Mơ ph B ình chi ã ph ình mơ ph x ên h àd ình u So v ìk ê tơng, b chi ti ã có nhi àn, s ên k õng, s S ùng d b ùh th So sánh k v ày ch d c nghiên c th ình có th 75 5.2 ài Vì ch ên m h àm vi thêm nhi ên c àn thi Trong ph thép t ên h ày ài, kh ày nh ày 8mm àm perfobond có kh ùt àn bê tông c àd ã ch ên c d ên h ùng liên k ê tông mác cao c kh ình d ti ê tơng có th ên h ình mơ ph qu nhiên cịn nhi hồn thi thêm ph ìm nh ày ph ã thu thí nghi ên vi ịn ch c ình cho k ên c ùh 76 TÀI LI U THAM KH O o sát [1] ng x d m liên h p thép-bê tông c t thép s d ng liên k t Perfobond”, Lu [2] B S JAYAS cs,T i h c Bách Khoa AND M.U HOSAIN- “Behaviour of headed studs in composite beams: full-size tests1”, Department of Civil Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, Sask., Canada S7N OW0Received September 10, 1987-Revised manuscript accepted April 1, 1989 [3] E.G Oguejiofor and M.U Hosain- “Tests of full-size composite beams with perfobond rib connectors”, Department of Civil Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK S7N OWO, Canada.Revised manuscript accepted June 1, 1994 [4] B Vinh, "Behaviour of Steel - Concrete Composite beams made of ultra high performance concrete," Dessertation, University of Leipzig, 2010 [5] EC4, Design of composite steel and concrete structures - Part 1.1: General rules and rules for buildings European Commitee for Standardization, Final Draft prEn1994-1-1, 2004 [6] P V H i, K t c u liên h p thép - bê tông NXB Khoa h c - K thu t, 2006 [7] B Jurkiewiez and J.M Hottier [7] “Static behaviour of a steel–concrete composite beam with an innovative horizontal connection”, a Université Robert Schuman, Département Génie Civil, 72 route du Rhin, F-67400 Illkirch, France eceived July 2004; accepted 27 January 2005 [8] M.R.Veldanda, M.U.Hosain, "Behaviour of Perfobond rib shear connects, push-out test," Canadian Journal of civil Engineering, 1992 [9] E.C.OgueJofor, M.U.Hosain, "A parametric study of perfobond rib shear connectors," Canadian Journal ofcivil Engineering, 1993 [10] Isabel Valente, Paulo J.S.Cruz, "Experimental analysis of Perfobond shear connection between steel and lightweigth concrete," Journal of 77 constructional steel research, vol 60, pp 465-479, 2004 [11] W.Lorenc, E.Kubica, M.Kozuch, "Testing procedures in evaluation of resistance of innovative shear connection with composite dowels," Archives of civil and mechanical engineering, vol 10, 2010 [12] Alex Li, Loubna Bouazaoui, Gilles Perrenot, Yves Delmas, ‘Behaviour of a full-scale bonded steel-concrete composite beam”, Laboratory of Civil Engineering, Grespi, UFR Sciences, Moulin de la Housse, BP1039-51687 Reims, France [13] Peter Chromiak, Jiri Studnicka,"load capacity of perforated shear connector”, Department of Steel and Timber Structures, Facultyof Civil Engineering, Czech Technical Universityin Prague, Thakur street 7, 166 29, Prague 6, Czech Republic , Received January2006; accepted October 2006 [14] Structural Steelwork Eurocodes Development of A Trans-national Approach SSEDTA, 2001 [15] Suhaib Yahya Kasim Al-Darzi, Ai Rong Chen and Yu Qing Liu Bridge Engineering Department, Tongji University, Shanghai, China “Finite Element Simulation and Parametric Studies of Perfobond Rib Connector” , American Journal of Applied Sciences (3): 122-127, 2007 [16] F.D Queiroz, P.C.G.S Vellasco and D.A Nethercot “Finite element modelling of composite beams with full and partial shear connection”, Department of Civil and Environmental Engineering, Imperial College London, SW7 2AZ, United Kingdom Structural Engineering Department, State University of Rio de Janeiro, RJ, Brazil, Received 25 January 2006; accepted June 2006 [17] Ansys - Advanced Analysis Technique Guide - Release 12 Ansys Inc., 2009 [18] Ansys - Mechnical APDL Material Reference, Release 14 Ansys Inc., 2011 [19] Damian Kachlakev, Thomas Miller, Solomon Yim, Finite Element Modeling of Reinforced Concrete Structures Strengthened with FRP Laminates Federal Highway Administration, 2001 78 [20] A skalska, VFT-Prefabricated Composite Construction Method Universitat Politecnica de Catalunya, 2009 [21] R.P.Johnson, Composite Structures of Steel and Concrete Blackwell Scientific Publications [22] Structural Steelwork Eurocodes Development of A Trans-national Approach SSEDTA, 2001 [23] Slobodan Rankovic, Dragolijub Drenic, "Static Strength of the shear connectors in steel-concrete composite beams - Regulations and Research analysis,"Architecture and Civil Engineering, vol 2, pp 0 , 259 79 LÝ L CH TRÍCH NGANG I- LÝ L C H tên : : 15/06/1977 i sinh : Ti n Giang a ch liên h : D20/24/2- õ V - p 4A-Xã V c B-Huy n Bình Chánh-TP.HCM S n tho i : 0903053422-0989043422 Email: phuongcnm@yahoo.com II-QUÁ TRÌNH T 1995 O n 2000 i h c Bách Khoa TP HCM, chun ngành C ng – Cơng trình bi n T 2000 n 2013: Công tác t i TP.HCM T n nay: H i h c Bách Khoa TP H Chí Minh ngành Xây d ng cơng trình dân d ng cơng nghi p III-Q TRÌNH CƠNG TÁC T n 2001: Công ty TNHH H ng L i TP.HCM T n 2003: Công ty TNHH Tadescon t i TP.HCM T n 2006: Công ty TNHH Công Nghi p M i t i TP.HCM T n 2010: Công ty CP TVTK DD&CN IDCo t i TP.HCM T n 2013: Công ty C ph T n nay: H i TP.HCM i h c Bách Khoa TP H Chí Minh ... 4.0m Các m u thí nghi thi t k có s khác bi t v hình d ng v hình d ti t di n m c liên k t c ab c ng c c a d m thép hình T Liên k t perfobond d ng ti t i x ng, s ng c t thép m i ch t bê t? ?ng c áp... t? ?ng, Khi bi n d nén l bê t? ?ng S àm phá ho ê t? ?ng d s n 3a: n gi i h n ch y, t? ?nh theo tr ng thái gi i h n t i h n xem kh i ng su t d o ph? ?t tri n toàn b ti t di n thép n 3b: T i tr ng ti p t. .. u liên h p thép – b? ?t? ?ng Liên k t Perfobond c c u t o b ng cách hàn nh ng thép t m c a d m thép, cl lên cánh c b trí xun qua l (n u có) v i bê ng s t o thành ch t ch ng l i l c c t d c, t ns t