Giӟi thiӋu
Trong nhӳng thұp niên qua, kӃt cҩu thép-bê tông liên hӧSÿѭӧc sӱ dөng ngày càng rӝng rãi trong các công trình xây dӵng dân dөng và công nghiӋSÿһc biӋt là các công trình nhà nhiӅu tҫng có khung nhӏp lӟn, do loҥi kӃt cҩu này kӃt hӧSÿѭӧFFiFѭXÿLӇm cӫa hai loҥi vұt liӋu thép và bê tông
Sàn phҷng bê tông cӕt thép (BTCT) OjWҩPVjQÿһWWUӵFWLӃSOrQFiFFӝWYjWѭӡQJ NK{QJFyGҫPÿӥFyKRһFNK{QJFyFiFGҫPELrQSàn phҷng bê tông cӕWWKpSÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi trong các công trình dân dөQJQKѭFDRӕFYăQSKzQJYjFăQKӝ chung FѭYuFyQKLӅXѭXÿLӇPQKѭJLҧm chiӅu cao tҫng dүQÿӃn mӭc tiêu tӕQQăQJOѭӧng Vѭӣi ҩm, làm lҥQKôFӫa toàn nhà giҧPÿLÿiQJNӇ, cú tớnh thҭm mӻ FDRF{QJQăQJ phòng có thӇ WKD\ÿәi mӝt cách linh hoҥt, giҧm thӡi gian thi công vì hӋ ván khuôn ÿѫQJLҧn
Cӝt ӕng thép nhӗi bê tông (Concrete-Filled Steel Tube (CFT)) là cҩu kiӋn chӏu lӵc chính gӗm các ӕQJWKpSWUzQKD\YX{QJÿѭӧc nhӗLÿһc bҵQJErW{QJFѭӡQJÿӝ cao hoһc trung bình Cӝt ӕng thép nhӗi bê tông nJj\FjQJÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi trên thӃ giӟi do có nhiӅXѭXÿLӇPKѫQVRYӟi cӝt thép hoһc cӝt bê tông cӕt thép (BTCT) truyӅn thӕng vӅ mһt kiӃn trúc, kӃt cҩu và thi công: Lõi bê tông giúp giҧPQJX\Fѫ[ҧy ra mҩt әQÿӏnh cөc bӝ; CѭӡQJÿӝ chӏu nén cӫDErW{QJWăQJOrQGRKLӋu ӭng bó lõi bê tông cӫa ӕng thép; HjPOѭӧng thép cӫa tiӃt diӋn CFT lӟQKѫQQKLӅu so vӟi tiӃt diӋn BTCT; HiӋu quҧ vӅ mһt thi công: Ӕng thép làm kiêm nhiӋm vө cӕp pha và không cҫn cӕt thép, ÿҭy nhanh tӕFÿӝ thi công; Khҧ QăQJFKӕng cháy: TӕWKѫQFӝt thép trong kӃt cҩu truyӅn thӕng nhiӅu do có lõi bê tông chӏu cháy tӕt; Cӝt CFT có khҧ QăQJFKӏu lӵc lӟQGRÿyWKDQKPҧnh và có tính thҭm mӻ FDRYjWăQJNK{QJJLDQVӱ dөng
Liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT: Vì có nhӳQJѭXÿLӇm lai nәi trӝi tӯ hai loҥi cҩu kiӋn trên, hӋ kӃt cҩu sàn phҷng BTCT và cӝt CFT là giҧi pháp thích hӧp cho viӋc thay thӃ kӃt cҩu khung bê tông cӕt thép truyӅn thӕng
Hình 1.1: H k͇t c̭u liên hͫp giͷa sàn ph̻ng BTCT và c͡t CFT
Mһc dù có nhӳQJѭXÿLӇPQj\QKѭQJYҩQÿӅ ÿһt ra là tính không toàn khӕi giӳa hai cҩu kiӋn và sàn phҷng dӉ bӏ phá hoҥi cҳt thӫng, gây ra bӣi lӵc cҳt và mô men tұp trung tҥi khu vӵc lân cұQÿҫu cӝt QKѭHình 1.2 Và cho ÿӃn nay vүn FKѭDFy7LrX chuҭn dành cho viӋc thiӃt kӃ và thi công hӋ kӃt cҩu sàn phҷng BTCT và cӝt CFT Vì vұy, viӋc nghiên cӭXVkXKѫQYӅ ӭng xӱ liên kӃt giӳa cӝt CFT và sàn phҷng BTCT là thӵc sӵ cҫn thiӃt
Hình 1.2: Phá ho̩i xuyên thͯng cͯa m̳u sàn ph̻ng [1]
&KRÿӃn nay, mӝt sӕ nghiên cӭu lý thuyӃt, thӵc nghiӋm và mô phӓQJÿmÿѭӧc thӵc hiӋn nhҵm nghiên cӭu ӭng xӱ và khҧ QăQJNKiQJFҳt thӫng cӫa liên kӃt sàn phҷng BTCT và cӝt CFT Tuy nhiên, sӕ Oѭӧng nghiên cӭu vүn còn hҥn chӃ 'RÿyYLӋc mô phӓng sӕ cӫa liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT là cҫn thiӃt nhҵm cung cҩp mӝWFѫVӣ lý luұn vӅ ӭng xӱ cӫa liên kӃt JL~SQJѭӡi thiӃt kӃ hiӇu rõ bҧn chҩt làm viӋc ÿӇ tính toán và cҩu tҥo chi tiӃt liên kӃt hӧp lý
Trong nghiên cӭu này, ӭng xӱ cҳt thӫng cӫa liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT/cӝt ӕng thép ÿѭӧc nghiên cӭu và mô tҧ Gѭӟi dҥng ӭng xӱ cӫa mӝt lò xo Trong ÿyP{KuQKOjPYLӋc cӫDOz[Rÿѭӧc xây dӵng dӵa trên hai ÿѭӡng tuyӃn tính mô tҧ quan hӋ lӵc cҳt-chuyӇn vӏ ÿӭng cӫa liên kӃt Các công thӭc thӵc nghiӋm nhҵm xác ÿӏnh lӵc cҳt thӫng cӫa liên kӃWFNJQJÿѭӧFWUuQKEj\&ѫVӣ cӫa viӋc xây dӵng mô hình lò xo mô tҧ ӭng xӱ cҳt thӫng dӵa trên kӃt quҧ mô phӓng sӵ làm viӋc cӫa liên kӃt bҵng SKѭѫQJSKiSSKҫn tӱ hӳu hҥn bҵng phҫn mӅP$EDTXV7URQJÿyFiFP{KuQKP{ phӓng ba chiӅXÿѭӧc xây dӵng dӵa trên các thí nghiӋPÿmÿѭӧc trình bày trong các công trình nghiên cӭXWUѭӟFÿy
Mөc tiêu nghiên cӭu
Mөc tiêu chính cӫa luұQYăQEDo gӗm: x 1JKLrQFӭXWәQJTXDQӭQJ[ӱFӫD OLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7 YjFӝWCFT x ThiӃWOұSFKѭѫQJWUuQKP{SKӓQJOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7YjFӝW &)7FӝW ӕQJWKpS EҵQJSKҫQPӅP$baqus FKRSKpSGӵÿRiQWLQFұ\ӭQJ[ӱFKӏXFҳW WKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7YjFӝW&)7FӝWӕQJWKpS 6RViQKNӃW TXҧP{SKӓQJYӟLNӃWTXҧWKtQJKLӋPÿӇFKӭQJWӓVӵKӧSOêWtQKKLӋXTXҧYj ÿӝWLQFұ\FӫDFKѭѫQJ WUuQKP{SKӓQJ x KҧRViW VӵҧQKKѭӣQJFӫDFiFWK{QJVӕWKLӃWNӃFKLӅXGjLFKLWLӃWFKӕQJFҳW, FKLӅXGj\VjQ, FѭӡQJÿӝErW{QJ) ÿӃQӭQJ[ӱYjNKҧQăQJNKiQJFҳWWKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7YjFӝW&)7
4 x ĈӅ[XҩWF{QJWKӭFGӵÿRiQ OӵFFҳWWKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7Yj FӝWFӝW&)7FӝWӕQJWKpS;k\GӵQJTXDQKӋOӵF-FKX\ӇQYӏFӫDOLrQNӃWWKHRmô hình ÿӅ[XҩW
Nhӳng kӃt quҧ WKXÿѭӧc tӯ nghiên cӭu này sӁ OjPFѫVӣ cho nhӳng nghiên cӭu tiӃp theo nhҵm phát triӇn mӝt giҧi pháp kӃt cҩu mӟi sӱ dөng cӝt CFT thay thӃ cho cӝt
%7&7WK{QJWKѭӡng trong hӋ kӃt cҩu cӝt-sàn phҷng BTCT
1.3 éQJKƭDNKRDKӑc và êQJKƭD thӵc tiӉn cӫDÿӅ tài éQJKƭDNKRDKӑc: Vӟi các kӃt quҧ WKXÿѭӧc tӯ mô hình mô phӓng trong nghiên cӭu này, hy vӑng sӁ góp phҫn bә sung thêm nhӳng luұQÿLӇm, kiӃn thӭc mӟi và là nguӗn dӳ liӋu bә ích phөc vө cho nhӳng nghiên cӭu tiӃp theo, bә sung cho các nghiên cӭu WURQJWѭѫQJODLÿӇ phát triӇQFKѭѫQJWUuQKSKkQWtFKӭng xӱ phi tuyӃn hӋ sàn phҷng BTCT và cӝt CFT éQJKƭDWKӵc tiӉn: Nghiên cӭu này có thӇ sӱ dөQJÿӇ phát triӇn tiêu chuҭn cҳt thӫng cӫa hӋ kӃt cҩu sàn phҷng BTCT và cӝt CFT 7tQKÿӃn thӡLÿLӇm hiӋn tҥi, các tiêu chuҭn thiӃt kӃ hiӋQKjQKFKѭDÿӅ cұSÿӃn vҩQÿӅ này vì hӋ kӃt cҩu sàn phҷng BTCT và cӝt CFT FKѭDÿѭӧc sӱ dөng phә biӃn và do thiӃu dӳ kiӋn nghiên cӭu Mô hình mô phӓQJQj\FNJQJFyWKӇ phát triӇn công cө mô phӓng hiӋQÿҥi bҵQJPi\WtQKÿӇ dӉ dàng áp dөng cho kӻ VѭWURQJYLӋc phân tích và thiӃt kӃ hӋ kӃt cҩu này trong thӵc tӃ, thay vì thӵc nghiӋm tӕn thӡi gian và chi phí
1.4 &iFFKѭѫQJFӫa luұn văQ
LuұQYăQEDRJӗm 6 FKѭѫQJFyQӝi dung tóm tҳWQKѭVDX x &KѭѫQJ0ӣÿҫX: *LӟLWKLӋXFKXQJYӅÿӅWjLPөFWLrXêQJKƭDFӫDQJKLrQ FӭXYjQӝLGXQJFӫDOXұQYăQ x &KѭѫQJ7әQJTXDQWuQKKuQKQJKLrQFӭX: 1rXWәQJTXiWWuQKKuQKQJKLrQFӭXYӅӭQJ[ӱFҳWWKӫQJYjFiFSKѭѫQJSKiSWăQJNKҧQăQJNKiQJFҳWWKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7YjFӝW%7&7FӝW&)77әQJKӧSFiFOLrQNӃWÿӅ[XҩWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7YjFӝW&)7FӝWӕQJWKpS
5 x &KѭѫQJ7tQKWRiQOӵFFҳWWKӫQJ: 7әQJKӧSFiFF{QJWKӭFWtQKWRiQOӵFFҳW WKӫQJFӫDVjQSKҷQJ%7&7WURQJFiFWLrXFKXҭQWKLӃWNӃKLӋQKjQKTrình bày FiFF{QJWKӭFWKӵFQJKLӋP[iFÿӏQKNKҧQăQJNKiQJFҳWWKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳD VjQSKҷQJ%7&7YjFӝW&)7FӫDFiFQJKLrQFӭXJҫQÿk\ x &KѭѫQJ0{SKӓQJOLrQNӃW JLӳDVjQSKҷQJ%7&7 YjFӝW&)7EҵQJSKҫQPӅP Abaqus *LӟLWKLӋXWәQJTXiW YӅ SKҫQPӅP$baqus, cách tKLӃWOұSSKҫQWӱvà [k\GӵQJP{KuQK: trình bày FiFKOӵDFKӑQORҥLSKҫQWӱ FiFFѫVӣOêWKX\ӃWFӫa mô hình tính toán; FiFWK{QJVӕFKRP{KuQKYұWOLӋXErW{QJYjFӕWWKpS Trình Ej\FiFP{KuQKP{SKӓQJFӫDFiFOLrQNӃWÿӅ[XҩWEҵQJFiFKVӱGөQJSKҫQ PӅP$baqus Các thí QJKLӋPÿѭӧFOӵDFKӑQÿӇP{SKӓQJEDRJӗP 7KtQJKLӋP YӅOӵFFҳW WKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7Yj FӝWӕQJ thép FӫD3LQ\X- Yan [2]; TKtQJKLӋPYӅOӵFFҳW WKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7YjFӝW
&)7FӫDJin-Won Kim [3] 6RViQKNӃWTXҧP{SKӓQJYӟLNӃWTXҧWKtQJKLӋP ÿӇOjP U}ÿӝWLQFұ\FӫDP{KuQKP{SKӓQJ x &KѭѫQJ3KiWWULӇQSKѭѫQJWUuQKWtQKWRiQNKҧQăQJFҳWWKӫQJFӫDOLrQNӃW: 7ӯ FiFP{KuQKP{SKӓQJVӕFKRNӃWTXҧÿiQJWLQFұ\WLӃQKjQKWKD\ÿәLFiFWK{QJ VӕP{KuQKQKѭFKLӅXGjLFKLWLӃW FKӕQJFҳWFKLӅu dày sàn, FѭӡQJÿӝ bê tông ÿӇ NKҧRViWVӵҧQKKѭӣQJFӫDFiFWK{QJVӕWKLӃWNӃÿӃQNKҧQăQJNKiQJFҳWWKӫQJ FӫDOLrQNӃWJLӳDVjQSKҷQJ%7&7YjFӝW&)7'ӵDWUrQFiFNӃWTXҧ NKҧRVit WK{QJVӕÿӅ[XҩWPӝWF{QJWKӭFWtQKWRiQVӭFNKiQJFҳWWKӫQJFӫDOLrQNӃWJLӳD VjQSKҷQJ%7&7YjFӝW&)7FyVӱGөQJFKLWLӃW FKӕQJFҳW Yj[k\GӵQJTXDQKӋ OӵF-FKX\ӇQYӏFӫDOLrQNӃWWKHRP{KuQKÿӅ[XҩW x &KѭѫQJ.ӃWOXұQYjKѭӟQJSKiWWULӇQ: 7yPWҳWOXұQYăQÿѭDUDQKӳQJNӃWOXұQWURQJQJKLrQFӭXFӫDOXұQYăQYjÿӅ[XҩWKѭӟQJSKiWWULӇQ
&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN Vӄ TÌNH HÌNH NGHIÊN CӬU
VҩQÿӅ phá hoҥi cҳt thӫng trong các liên kӃt sàn-cӝWÿmQKұQÿѭӧc sӵ chú ý lӟn và là mӝWWUѭӡng hӧp thiӃt kӃ quan trӑng trong nhiӅu thұp kӹ qua vì tҫm quan trӑng cӫa nó trong các kӃt cҩu sàn phҷng Cҳt thӫng lj dҥng phá hoҥi gizn, xҧy ra bҩt ngӡ và không cy dҩu hiӋXEiRWUѭӟc, ljm giҧm khҧ QăQJFKӏu lӵc cӫa sjn và cy thӇ dүQÿӃn phá hoҥi tojn bӝ kӃt cҩu cônJWUuQKYjÿӇ lҥi hұu quҧ nghiêm trӑng
Hình 2.16VͭSÿ͝FͯDWzDQKj&RPPRQZHDOWK$YHQXH%RVWRQ86
Hình 2.26 VͭSÿ͝FͯDc͵a hàng bách hóa Sampoong, Seoul, Hàn Qu͙c 1995 [5]
Hình 2.3: S sͭp ÿә tҫng 4 cͯDQKjÿ͟ ô tô Piper Rows, Wolverhampton, Anh 1997
Ví dө: Hình 2.1 thӇ hiӋn sӵ sөSÿә cӫa tòa nhà 2000 Commonwealth Avenue tҥi Boston, US, 1971 [4] Phá hoҥi cҳt thӫQJÿm[ҧy ra xung quanh cӝt trong quá trình thi công ÿmNKLӃn hai phҫn ba tòDQKjFKXQJFѭWҫng này sөSÿә trong vài phút và bӕQF{QJQKkQÿmFKӃt Hình 2.2 mô tҧ sӵ sөp ÿә cӫa cӱa hàng bách hóa Sampoong YjRQăPWҥi Seoul, Hàn Quӕc, khiӃn gҫQQJѭӡi thiӋt mҥng [5] Hình 2.4 là thӇ hiӋn sӵ sөS ÿә tҫng 4 cӫa nhà nhà ÿӛ ô tô Piper Rows YjR QăP 7 tҥi Wolverhampton, Anh Phá hoҥi cҳt thӫQJÿm[ҧy ra xung quanh cӝt trong quá trình sӱ dөng ÿmNKLӃn tҫng 4 cӫa tòa nhà này sөSÿә Do ÿy, nhiӅu nghiên cӭXÿmÿѭӧc thӵc hiӋQÿӇ tìm hiӇu hiӋQWѭӧng này và phát triӇQFiFSKѭѫQJSKiSÿӇ cҧi thiӋn khҧ QăQJNKiQJ cҳt thӫng Ӭng xӱ cҳt thӫng cӫa liên kӃt cӝt-sàn phҷQJ%7&7ÿѭӧc minh hӑa trong Hình 2.4
Có thӇ thҩy, phá hoҥi giòn và phá hoҥi dҿo có thӇ xҧy ra Vӟi phá hoҥi giòn, sau phá hoҥi cҳt thӫng, khҧ QăQJFKӏu tҧi cӫa kӃt cҩu giҧm ngay lұp tӭF1Jѭӧc lҥi, trong dҥng phá hoҥi uӕn (dҿo), kӃt cҩu sӁ giҧm dҫn khҧ QăQJFKӏu tҧi vӟi biӃn dҥng tҥLÿLӇm phá hoҥi lӟn
Hình 2.4: So sánh giͷa phá ho̩i giòn và phá ho̩i d̓o [6]
Ӭng xӱ cӫa phá hoҥi cҳt thӫng cӫa hӋ cӝt-sàn phҷng BTCT
Hình 2.5 trình bày P{KuQKSKiKRҥLÿLӇQKuQKFӫDSKiKRҥLFҳWWKӫQJWURQJNӃWFҩX FӝW-VjQSKҷQJ BTCT
Hình 2.5'̩QJSKiKR̩LF̷WWKͯQJWURQJsàn SK̻QJ
Khi sàn truyӅn lӵFÿӭng qua liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt, liên kӃt sӁ bӏ phá hoҥi do cҳt thӫng cөc bӝ tҥi vӏ trí liên kӃWĈӇ giҧi thích sӵ hình thành tháp xuyên thӫng Kinnunen và Nylander [7] ÿmWLӃn hành nhiӅu thí nghiӋm cҳt thӫng cӫa liên kӃt giӳa cӝt tròn và sàn tròn BTCT và kӃt luұn sӵ hình thành tháp xuyên thӫng qua 5 Eѭӟc: (1) Các vӃt nӭWÿҫu tiên WKHRSKѭѫQJWLӃp tuyӃn xuҩt hiӋn tҥi các phҫn tӱ bê
9 tông chӏu kéo xung quanh chu vi cӝt do mô men âm; (2) 6ӵODQWUX\ӅQ YӃW QӭWVӁWLӃS WөF[ҧ\UDYӟLVӵKuQKWKjQKFiFYӃWQӭWKѭӟQJWkPWӯ FiFYӃWQӭWWLӃSWX\ӃQ; (3) 7LӃS ÿyFiFYӃWQӭWWLӃSWX\ӃQkhác VӁ[XҩWKLӋQErQQJRjLFKXYLFӝW.KLJLDWăQJWҧL FiFYӃWQӭWWLӃSWX\ӃQWKHRSKѭѫQJÿӭQJEDQÿҫXӣPһWtrên sàn WLӃSWөFSKiWWULӇQ WKHRSKѭѫQJ[LrQKѭӟQJYӅSKtDPһWFӝWӣPһWGѭӟLVàn; (5) 9ӟLVӵJLDWăQJFKX\ӇQ YӏÿӭQJYӃWQӭWPӣUӝQJÿӃQPpSFӝW9ӃWQӭWFҳWFXӕLFQJKRһFWUQJKRһFQҵPӣ QJRjLYӃWQӭWWLӃSWX\ӃQQJRjLFQJPjÿm[XҩWKLӋQWUѭӟFNKLSKiKRҥL ĈӇ WăQJ Fѭӡng khҧ QăQJkháng cҳt thӫng cӫa liên kӃt cӝt-sàn phҷng BTCT, các SKѭѫQJSKiSNKiFQKDXÿmÿѭӧc phát triӇn bӣi các nhà khoa hӑc, bao gӗm: x TăQJKjPOѭӧQJFӕWWKpSFKӏXNpRFӫDVjQ: *XDQGDOLQLYjFӝQJVӵ[8] ÿmWLӃQ KjQKWKtQJKLӋPFҳW WKӫQJFӝW-VjQSKҷQJ%7&7YӟLKjPOѭӧQJFӕWWKpSFKӏX kéRWKD\ÿәLNKiFQKDXWKHRPӛLSKѭѫQJ7әQJFӝQJVjQYӟLba FKLӅXdày khác nhau (125 mm, 250 mm và 500 PPÿmÿѭӧFWKӱQJKLӋPYӟLKjPOѭӧQJ FӕWWKpSWӯÿӃQ5% KӃWTXҧWKtQJKLӋPFKӍUDUҵQJ vLӋFWăQJOѭӧQJFӕW thép FKӏXNpR FyWKӇÿѭӧFVӱGөQJÿӇFҧLWKLӋQNKҧQăQJNKiQJFҳWWKӫQJQKѭQJ KjPOѭӧQJFӕWWKpSFKӏXkéo NK{QJҧQKKѭӣQJÿiQJNӇÿӃQNKҧQăQJNKiQJFҳW WKӫQJFӫDVjQ x CiFSKѭѫQJSKiSWUX\ӅQWKӕQJQKѭWăQJFѭӡQJÿӝErW{QJTXDQKYQJWKiS xuyờn WKӫQJ [9]VӱGөQJKӋPNJFӝWWăQJFKLӅXGj\VjQôOjFiF SKѭѫQJSKiS ÿѭӧFiS GөQJUӝQJUmLWURQJWKӵFWLӉQJL~SWăQJFѭӡQJNKҧQăQJNKiQJFҳWWKӫQJ FӫDOLrQNӃWPӝWFiFKÿiQJNӇ x %ӕWUt FӕWWKpSFKӏXFҳW7KrPFӕWWKpSFKӏXFҳWOjPӝWFiFKUҩWSKәELӃQYjKLӋXTXҧÿӇWăQJNKҧQăQJNKiQJ FҳW WKӫQJ FӫD OLrQNӃWFӝW-sàn /LSVYjFӝQJVӵ[10] ÿmWLӃQKjQKWKtQJKLӋPgӗP3 mүXthӱ có và không VӱGөQJFӕWWKpSFKӏXFҳWFKROLrQNӃW QKҵPPөFÿtFKNKҧRsát ҧQKKѭӣQJFӫDFӕW thép chӏu cҳW ÿӃQNKҧQăQJNKáng cҳWthӫQJcӫD liên kӃW .ӃWTXҧFKӍUDUҵQJNKLVӱGөQJFӕWWKpSFKӏXFҳW, NKҧQăQJkháng FҳWWKӫQJFӫDOLrQNӃWFyWKӇWăQJWӯ61ÿӃQ82% Tuy nhiên, phѭѫng pháp này có mӝWsӕnhѭӧFÿiӇm là cӕW thép chӏu cҳW chѭa bӏ phá hoҥL khi sàn bӏ chӑF thӫQJ, cҩX tҥR NK{QJSKKӧSYӟLsàn mӓQJ GRNKyNKăQ
10 WURQJYLӋFQHRWKpS, và hӋWKӕQJÿinh tán cNJQJ FyQKѭӧFÿLӇPlà NK{QJGӉFKӃ WҥRYjFKLSKtFDR
Hình 2.6+ c͙t WKpSFK͓XF̷WWKHRÿ͉[X̭WFͯDLips YjF͡QJV [10]
Hình 2.7: So sánh kh̫ QăQJNKiQJF̷t thͯng có và không s͵ dͭng c͙t thép ch͓u c̷t
[10] x 1JRjLFӕWWKpSFKӕQJFҳWFác chi tiӃW liên kӃW khác EDRJӗPWKpSWҩPFӫDSubedi và Baglin [11], KӋFӕWFӭQJFKӏXFҳWVӱGөQJFiFWKDQKWKpSÿӏQKhình hRһFWәKӧSÿѭӧFKjQYӟLQKDXFӫDCorley và Hawkins Hình 2.8 [12], SRO\PHFӕWVӧL
11 carbon FӫDSharaf và cӝQJVӵ [13], cKӕWFKӏXFҳWFӫD(OJDEU\Yj*KDOL [14], SRO\PHFӕWVӧLWKpSFӫDEl-*KDQGRXUYjFӝQJVӵ [15] FNJQJOà các ÿӅ xuҩW hiӋX quҧ giúp tăng khҧ năng kháng cҳW thӫQJ cӫD liên kӃW cӝt-sàn phҷQJ BTCT
Hình 2.8: Chi ti͇Wÿ͉ xṷt cͯa Corley và Hawkins [12]
Tәng quan các nghiên cӭu vӅ sӵ cҳt thӫng cӫa liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt
Liên kӃt cӫa Cheol-Ho Lee và cӝng sӵ [16]
Cheol-Ho Lee và cӝng sӵ [16] ÿmÿӅ xuҩt liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT bҵng cách sӱ dөng các thanh thép hình chӳ T hoһc H hàn vào cӝt CFT QKѭHình 2.9
Hình 2.9: Liên k͇t ÿ͉ xṷt cͯa Cheol-Ho Lee [16]
13 TәQJcӝQJcó 8 PүXWKtQJKLӋPWҧLWUӑQJÿӭQJÿѭӧFWKӵFKLӋQFKRFiFOLrQNӃWVjQ- FӝW7URQJWәQJVӕ8 PүXWKtQJKLӋPJLDFӕEҵQJchi tiӃt FKӕQJFҳWFKRFiFOLrQNӃW VjQSKҷQJ%7&7-FӝW&)7ÿmÿѭӧFiSGөQJWURQJ6 PүXWKtQJKLӋP Các mүu thӱ cӝt- VjQ ÿѭӧF ÿһW QJѭӧF QKѭ WKӇ hiӋn trong Hình 2.10 và tҧi trӑng thҷQJ ÿӭQJ Kѭӟng xuӕng tác dөng lên ÿӍnh cӝWÿӇ mô phӓng tҧi trӑQJÿӭQJWiFÿӝng lên các sàn Bӕn cҥnh cӫa mүu thӱ sàn có gӕLÿӥ ÿѫQJLҧn và chuyӇn vӏ ngang cӫa cҥnh sàn bӏ khӕng chӃ
Hình 2.10: Thí nghi m cͯa Cheol-Ho Lee [16]
Hình 2.11 là các mүu vӃt nӭWÿLӇn hình ӣ mһt chӏu kéo cӫa sàn sau phá hoҥi cҳt thӫng Dҥng phá hoҥi quan sát cӫa tҩt cҧ mүu thӱ ÿ~QJYӟi nhӳQJJuÿѭӧc dӵ ÿRiQ'ҥng phá hoҥi dӵ ÿRiQWURQJWKLӃt kӃ là: (1) chҧy dҿo cӫa cӕt thép chӏu uӕn xҧ\UDWUѭӟc chҧy dҿo cӫa thép hình cӫa chi tiӃt chӕng cҳt, và (2) cҳt thӫng nên là dҥng phá hoҥi cuӕi cùng
Hình 2.11: S phá ho̩i sàn BTCT - thí nghi m cͯa Cheol-Ho Lee [16]
14 Sau khi cҳt thӫng, khҧ QăQJFKӏu tҧi cӫa tҩt cҧ các mүu thӱ giҧm mҥQK&ѭӡQJÿӝ còn lҥi sau phá hoҥi cҳt thӫng là khoҧQJÿӃQFѭӡQJÿӝ cӵFÿҥi Tuy nhiên, trong WUѭӡng hӧp các mүu thӱ có cӕt thép chӏu nén, khҧ QăQg sau phá hoҥi cҳt thӫng tiӃp tөFWăQJӭng vӟi chuyӇn vӏ WăQJYjFXӕLFQJÿҥWÿѭӧc khoҧng 1/3 FѭӡQJÿӝ cӵFÿҥi
1Kѭÿѭӧc dӵ ÿRiQWҩt cҧ các mүu thӱ CFT sӱ dөng các chi tiӃWÿӅ xuҩWÿӅu cho thҩy FѭӡQJÿӝ cҳt thӫQJÿҥt yêu cҫXYjYjÿӝ cӭng liên kӃt nhìn FKXQJYѭӧt quá các mүu thӱ bê tông cӕt thép chuҭn CiFTX\ÿӏnh thiӃt kӃ FKRFѭӡQJÿӝ Yjÿӝ cӭng trong Tiêu chuҭn ACI 318 có thӇ ÿѭӧc sӱ dөng cho các liên kӃWÿӅ xuҩt thiên vӅ an toàn
Các mүu thӱ có các thanh cӕt thép chӏu nén thӇ hiӋQFѭӡQJÿӝ FDRKѫQtӯ 20ÿӃn 40% khi so sánh vӟi các mүu thӱ không có các thanh cӕWWKpSQj\7ѭѫQJWӵ QKѭ FѭӡQJÿӝ cҳt thӫQJÿӝ cӭng khӟp cӫa tҩt cҧ mүu thӱ CFT sӱ dөng các chi tiӃWÿӅ xuҩWWKuFDRKѫQFiFPүu thӱ chuҭn Các mүu thӱ có các thanh cӕt thép chӏu nén thӇ hiӋQÿӝ cӭng khӟSWăQJÿiQJNӇ lên tӯ 40ÿӃn 80% khi so sánh vӟi các mүu thӱ không có các thanh cӕt thép này
Mһc dù kӃt quҧ thí nghiӋPÿm[iFQKұn rҵng liên kӃt ÿѭӧFÿӅ xuҩWÿmÿҥWÿѭӧc khҧ QăQJNKiQJFҳt thӫng lӟQKѫQVRYӟi mүu thӱ chuҭQ%7&7QKѭQJOLrQNӃt ÿӅ xuҩt này thӵc sӵ phӭc tҥp cho chӃ tҥo
Liên kӃt cӫa Pinyu-Yan [2]
Pinyu-Yan [2] ÿѭD UD ORҥi liên kӃt bҵng cách sӱ dөng các thanh thép hình I- 102x44x7 nhѭHình 2.12 hoһc thép hӝp CHS-219.1x6.3 QKѭHình 2.13 ÿѭӧc hàn vào cӝt ӕng thép
Hình 2.12: Chi ti͇t liên k͇t lo̩i 1 cͯa PinYu-Yan [2]
Hình 2.13: Chi ti͇t liên k͇t lo̩i 2 cͯa PinYu-Yan [2]
16 Thí nghiӋm cuҧ Pinyu-Yan ÿѭӧc tiӃQKjQKÿӇ khҧo sát ӭng xӱ cӫa liên kӃt khi chӏu tҧi trӑQJÿӭng mà khôQJ[pWÿӃn ҧQKKѭӣng cӫa tҧi trӑng ngang Hình 2.14 Cҧ 2 mүu thí nghiӋm ÿӅu ÿѭӧc gia tҧi thҷQJÿӭQJÿӃn khi liên kӃt bӏ phá hoҥi hoàn toàn nhҵm [iFÿӏnh tҧi phá hoҥi cҳt thӫng cӵc hҥn cӫa mӛi loҥi liên kӃt
Hình 2.14: Thí nghi m cͯa Pinyu-Yan [2]
Hình 2.15 cho thҩy vӃt nӭt ӣ mһt chӏu kéo cӫa tҩm sàn cӫa mүu thí nghiӋm 1 NKLÿҥt giá trӏ lӵc cҳt thӫng cӵc hҥn là 417 kN Hình 2.16 cho thҩy hình dҥng tháp xuyên thӫng cӫa mүu thí nghiӋm 2 hình thành tӯ mép cҥnh ngoài cӫa chi tiӃt chӕng cҳt Kѭӟng vӅ mһt chӏu kéo cӫDVjQNKLÿҥt giá trӏ lӵc cҳt thӫng cӵc hҥn là 569 kN
Chu vi tháp xuyên thӫng ÿѭӧc mӣ rӝQJKѫQVRYӟi liên kӃt cӝt-sàn phҷng BTCT thông WKѭӡQJFyFQJNtFKWKѭӟFÿLӅu này dүQÿӃn khҧ QăQJNKiQJFҳt thӫng tӕWKѫQVRYӟi liên kӃt cӝt-sàn phҷng BTCT
Hình 2.15: Hình d̩ng v͇t nͱt m̿t sàn ch͓u kéo cͯa liên k͇t 1 [2]
Hình 2.16: Hình d̩ng tháp xuyên thͯng cͯa liên k͇t 2 [2]
Liên kӃt cӫa Jin-Won Kim và cӝng sӵ [3]
Jin-Won Kim và cӝng sӵ [3] ÿmÿӅ xuҩt liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT bҵng cách sӱ dөng các thanh thép hình chӳ H hàn vào cӝW&)7QKѭHình 2.17
Hình 2.17: Liên k͇t ÿ͉ xṷt cͯa Jin-Won Kim và c͡ng s [3]
Tәng cӝng có 10 mүu thí nghiӋm tҧi trӑQJÿӭQJÿѭӧc thӵc hiӋn cho các liên kӃt sàn- cӝt Trong tәng sӕ 10 mүu thí nghiӋm, gia cӕ bҵng chi tiӃt chӕng cҳt cho các liên kӃt sàn phҷng BTCT-cӝW&)7ÿmÿѭӧc áp dөng trong 8 mүu thí nghiӋm Tҧi trӑng, chiӅu dài nhӏp, kích thѭӟc cӝt, sàn, chi tiӃt chӕng cҳt lҫn lѭӧWÿѭӧc thay ÿәi trong các mүu thí nghiӋm ÿӇ nghiên cӭu các thông sӕ thiӃt kӃ: chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt, cѭӡQJÿӝ bê tông, tӹ lӋ cҥnh cӝt, ÿһFÿLӇPNtFKWKѭӟc cӫa cӝt ӕng thép, chiӅu dày sàn
Hình 2.18: Thí nghi m cͯa Jin-Won Kim [3]
Hình 2.19 cho thҩy các mүu vӃt nӭWÿLӇQKuQKWѭѫQJӭng ӣ mһt chӏu kéo cӫa tҩm sàn ӣ cuӕi thí nghiӋm Mһt nén cӫa tҩm sàn không cho thҩy bҩt kǤ KѭKӓng nào ngoài viӋFWUѭӧt cӝt qua sàn (bҳWÿҫu phá hoҥi cҳt thӫng) Quan sát chӍ ra rҵng các vӃt nӭt cҳt thӫng ÿѭӧc bҳWÿҫu mһt chӏu nén (tҥi mһt giao giӳa cӝt CFT và sàn)YjVDXÿy các vӃt nӭt lan truyӅn vӅ mһt chӏu kéo Ĉӕi vӟi các mүu thӱ sӱ dөng thép hình H, vӃt nӭt cҳt thӫng nҵm ngoài diӋn tích chi tiӃt chӕng cҳt Hình 2.19b a) 6SKiKR̩LFͯDP̳XNK{QJFyFKLWL͇WFK͙QJF̷W b) 6SKiKR̩LFͯDP̳XFyFKLWL͇WFK͙QJF̷W Hình 2.19: S phá ho̩i sàn BTCT - thí nghi m cͯa Jin-Won Kim [3]
20 Dҥng phá hoҥi quan sát cӫa tҩt cҧ các mүu phù hӧp vӟi nhӳQJJuÿmÿѭӧc dӵ ÿRiQOj (1) Chҧy dҿo cӫa cӕt thép uӕn sӁ xҧ\UDWUѭӟc chҧy dҿo cӫa chi tiӃt chӕng cҳt và (2) cҳt thӫng là dҥng phá hoҥi cuӕi cùng
KӃt quҧ thí nghiӋm cho thҩy các liên kӃWÿѭӧc gia cӕ bҵng chi tiӃt chӕng cҳWÿѭӧFÿӅ xuҩt có thӇ thӇ hiӋQFѭӡQJÿӝ cҳt thӫQJFDRKѫQ khoҧng tӯ 25ÿӃn 36% so vӟi các sàn phҷQJ%7&7FQJNtFKWKѭӟc
Khi chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳWWăQJOrQFѭӡQJÿӝ cҳt thӫQJÿҥWÿѭӧc lӟQKѫQ&KLӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt tӕi thiӇu bҵng khoҧng bӕn lҫQÿӝ dày cӫDVjQÿӇ WăQJFѭӡQJÿӝ cҳt thӫng ÿӃn 0.58 f ud c
ViӋc sӱ dөQJErW{QJFѭӡQJÿӝ FDRKѫQYjFiFFӝt vuông (so vӟi các cӝt hình chӳ nhұt) có lӧi cho viӋc kháng lҥi lӵc cҳt thӫng, ÿLӅXQj\FNJQJNK{QJEӏ ҧQKKѭӣng bҩt lӧi khi sӱ dөng cӝt CFT có thành mӓng
&KѭѫQJQj\WUuQKEj\QJҳn gӑQFѫFKӃ hình thành sӵ phá hoҥi do cҳt thӫng và các SKѭѫQJSKiSÿӇ JLDFѭӡng khҧ QăQJNKiQJcҳt thӫng cӫa liên kӃt giӳa cӝt và sàn phҷng %7&7WK{QJWKѭӡng Mӝt sӕ liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT ÿѭӧc ÿӅ xuҩt và các kӃt quҧ nghiên cӭu thӵc nghiӋm cӫa các nhà khoa hӑc ÿѭӧc trình bày
Các nghiên cӭXWUѭӟc ÿmÿӅ xuҩt các kiӇu liên kӃt khác nhau giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt giӳa CFT Các liên kӃWÿӅXÿҧm bҧo vӅ khҧ QăQJFKӏu lӵc Tuy nhiên liên kӃt ÿӅ xuҩt cӫa Cheol-Ho Lee thӵc sӵ phӭc tҥp cho chӃ tҥo, do vұy WURQJFKѭѫQJFӫa luұQYăQQj\FKLWLӃt liên kӃt 1 cӫa Pinyu-Yan và mӝt liên kӃt cӫa Jin-Won Kim sӁ ÿѭӧc miêu tҧ chi tiӃt và tiӃn hành mô phӓng sӕ bҵng phҫn mӅm phҫn tӱ hӳu hҥn 3 chiӅu Abaqus 6DXÿykӃt quҧ mô phӓng sӕ ÿѭӧc so sánh vӟi kӃt quҧ thí nghiӋm qua ÿyÿiQKJLiÿѭӧFÿӝ tin cұy cӫa phҫn mӅm Abaqus trong viӋc thiӃt lұp các thông sӕ mô phӓng
&+ѬѪ1*TÍNH TOÁN LӴC CҲT THӪNG
Công thӭc tính toán cҳt thӫng cӫa cӝt-sàn phҷng BTCT trong các tiêu chuҭn thiӃt kӃ
Tiêu chuҭn Eurocode 2 - EC2 [17]
Cҳt thӫng có thӇ xҧy ra do tҧi trӑng tұp trung hoһc phҧn lӵc tác dөng lên mӝt diӋn tích WѭѫQJÿӕi nhӓ, gӑi là diӋn tích chӏu tҧi A load Lӵc kháng cҳt thӫng cҫn ÿѭӧc kiӇm tra ӣ mép cӝt và ӣ chu vi tӟi hҥn u 1 Mӝt mô hình kiӇm tra thích hӧSÿӇ kiӇm tra phá hoҥi cҳt thӫng ӣ trҥng thái giӟi hҥn ÿӝ bӅn ÿѭӧc hiӇn thӏ trong Hình 3.3
Hình 3.3: Mô hình ki͋m tra c̷t thͯng ͧ tr̩ng thái giͣi h̩n ÿ͡ b͉n [17]
Chu vi tính toán FѫEҧn u 1 WKѭӡng có thӇ ÿѭӧc lҩy ӣ khoҧng cách 2d tính tӯ vùng chҩt tҧi và dӵng chu vi này sao cho chiӅu dài cӫa nó là nhӓ nhҩt nhѭ Hình 3.4 tiӃt diӋn kiӇm tra FѫEҧn vùng kiӇPWUDFѫEҧn A cont chu vi kiӇPWUDFѫEҧn u 1 vùng chҩt tҧi A load r cont chu vi kiӇm tra tiӃp theo
Hình 3.4: Chu vi tháp xuyên thͯng theo tiêu chu̱n EC2 [17]
Công thӭc xác ÿӏnh lӵc cҳt thӫng
V u dv Equation Chapter 3 Section 1(3.1) tURQJÿy u 1: chu vi tháp xuyên thӫng Hình 3.4; d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn Hình 3.1;
, v Rd c : cѭӡQJÿӝ kháng cҳWWUrQÿѫQYӏ diӋQWtFKÿѫQYӏ MPaÿѭӧc tính toán theo công thӭc:
U U OjKjPOѭӧng cӕt thép chӏXNpRWKHRSKѭѫQJYX{QJJyF2[Yj Oy; f ck FѭӡQJÿӝ QpQÿһFWUѭQJFӫa bê tông (MPa); c 1
J ÿӕi vӟi tҧi trӑng dài hҥn và tҥm thӡi, J c 1.2 ÿӕi vӟi tҧi trӑng ÿһc biӋt
Tiêu chuҭn ACI 318-14 [18]
V b dv (3.3) tURQJÿy b 0: Chu vi tháp xuyên thӫng Hình 3.5;
Hình 3.5: Chu vi tháp xuyên thͯng theo tiêu chu̱n ACI 318 [18] d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn Hình 3.1; v c : cѭӡQJÿӝ kháng cҳWWUrQÿѫQYӏ diӋQWtFKÿѫQYӏ MPaÿѭӧc tính là giá trӏ nhӓ nhҩt trong 3 giá trӏ sau:
2 12 Đ ã ă á â ạ s c c a d f v b (3.6) vӟi a s 40 ÿӕi vӟi cӝt giӳa liên kӃt vӟi sàn phҷng; s 30 a ÿӕi vӟi cӝt biên liên kӃt vӟi sàn phҷng; s 20 a ÿӕi vӟi cӝt góc liên kӃt vӟi sàn phҷng;
E: tӍ sӕ cҥnh dài nhҩt chia cҥnh ngҳn nhҩt cӫa diӋn tích vùng tuyӅn tҧi;
' f c : FѭӡQJÿӝ QpQÿһFWUѭQJFӫa bê tông (MPa)
Tiêu chuҭn BS 8110 [19]
V udv (3.7) tURQJÿy u: chu vi tháp xuyên thӫng Hình 3.6;
( 3 ) u S D d u 2(b h 6 )d Hình 3.6: Chu vi tháp xuyên thͯng theo tiêu chu̱n BS 8110 [19] d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn Hình 3.1; v c : cѭӡQJÿӝ kháng cҳWWUrQÿѫQYӏ diӋQWtFKÿѫQYӏ MPaÿѭӧc tính toán theo công thӭc:
A f v J b d d Đ ã Đ ã Đ ã ă á ăâ á ăạ â áạ â ạ (3.8) vӟi J m là hӋ sӕ an toàn, lҩy giá trӏ J m 1.25;
A s : diӋn tích cӕt thép chӏu kéo; d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn Hình 3.1; b v : bӅ rӝQJVjQTX\ѭӟFÿӇ tính A s ; f cu : cѭӡQJÿӝ QpQÿһFWUѭQJFӫa bê tông (MPa)
Ghi chú: Mөc 3.1 trình bày các công thӭc tính toán cҳt thӫng cӫa cӝt-sàn phҷng BTCT trong các tiêu chuҭn thiӃt kӃ cho bài toán thiӃt kӃĈӕi vӟi thӵc nghiӋm, các hӋ sӕ an toàn lҩy giá trӏ là 1 và cѭӡQJÿӝ ErW{QJFKtQKOjFѭӡQJÿӝ nén trung bình
Công thӭc thӵc nghiӋm cӫa các nghiên cӭu gҫQÿk\
Công thӭc cӫa Cheol-Ho Lee và cӝng sӵ [16]
Cheol-Ho Lee và cӝng sӵ [16] nghiên cӭu khҧ QăQJNKiQJcҳt thӫng cӫa liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝW&)7YjÿӅ xuҩt công thӭc [iFÿӏnh lӵc cҳt thӫng nhѭ sau:
WURQJÿy u: chu vi tháp xuyên thӫng theo Hình 3.8;
Hình 3.8: Chu vi tháp xuyên thͯng theo Cheol-Ho Lee
8 2 2 4 v 2 2 c d c d u Đăâ ãáạ Đăâ Đăâl ãáạ ãáạ nӃu 1 3 1 1
2 2 2 4 v 2 2 c d c c Đ ã d Đl ã ă á ă á â ạ â ạ (3.11) l v : chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt - khoҧng cách tӯ tâm cӝWÿӃn mép ngoài chi tiӃt chӕng cҳt; c 1: kích WKѭӟc cӝt; d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn Hình 3.7; f c : FѭӡQJÿӝ nén trung bình mүu hình trө cӫa bê tông.
Công thӭc cӫa Pinyu-Yan và cӝng sӵ [20]
Trong nghiên cӭu cӫa Pinyu-Yan và cӝng sӵ, tác giҧ giҧ ÿӏnh rҵng chi tiӃt chӕng cҳt hoҥWÿӝQJQKѭPӝt cӝt mӣ rӝQJÿӇ kháng lҥi lӵc cҳt thӫng KtFKWKѭӟc cӝWÿѭӧc mӣ rӝng bҵQJNtFKWKѭӟc cӝWEDQÿҫu cӝng vӟi tәng chiӅu dài làm viӋc cӫa chi tiӃt chӕng cҳt
Pinyu-Yan ÿӅ xuҩt công thӭc [iFÿӏnh lӵc cҳt thӫng dӵa trên công thӭc cӫa các tiêu chuҭn thiӃt kӃ nhѭ sau:
V udv (3.12) tURQJÿy u: chu vi tháp xuyên thӫng Hình 3.10;
8 v 4 u l Sd Hình 3.10: Chu vi tháp xuyên thͯng EC2_2 l v : chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt - khoҧng cách tӯ tâm cӝWÿӃn mép ngoài chi tiӃt chӕng cҳt; d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn Hình 3.8; v c : cѭӡQJÿӝ kháng cҳWWUrQÿѫQYӏ diӋn tích:
U U OjKjPOѭӧng cӕt thép chӏXNpRWKHRSKѭѫQJYX{QJJyF2[Yj Oy; f c FѭӡQJÿӝ nén trung bình mүu hình trө cӫa bê tông; c 1
V udv (3.14) tURQJÿy u: chu vi tháp xuyên thӫng Hình 3.11;
Hình 3.11: Chu vi tháp xuyên thͯng BS_2 l v : chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt - khoҧng cách tӯ tâm cӝWÿӃn mép ngoài chi tiӃt chӕng cҳt; d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn; v c : cѭӡQJÿӝ kháng cҳWWUrQÿѫQYӏ diӋn tích:
A f v J b d d (3.15) vӟi A s : diӋn tích cӕt thép chӏu kéo; d: chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn; b v : bӅ rӝQJVjQTX\ѭӟFÿӇ tính A s ; f cu : cѭӡQJÿӝ nén trung bình mүu lұSSKѭѫQJFӫa bê tông; m 1
V f ud (3.16) tURQJÿy u: chu vi tháp xuyên thӫng Hình 3.12;
Hình 3.12: Chu vi tháp xuyên thͯng ACI
8 2 2 4 v 2 2 c d c d u Đăâ ãáạ Đăâ Đăâl ãáạ ãáạ nӃu 1 3 1 1
2 2 2 4 v 2 2 c d c c Đ ã d Đl ã ă á ă á â ạ â ạ (3.18) l v : chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt - khoҧng cách tӯ tâm cӝWÿӃn mép ngoài chi tiӃt chӕng cҳt; c 1NtFKWKѭӟc cӝt; d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn; f c : FѭӡQJÿӝ nén trung bình mүu hình trө cӫa bê tông.
Công thӭc cӫa Jin-Won Kim và cӝng sӵ [3]
Mô hình thӵc nghiӋPÿѭӧc xây dӵng ÿӇ dӵ ÿRiQFѭӡQJÿӝ cҳt thӫng cӫa liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT vӟi các chi tiӃt chӕng cҳt cӫa Jin-Won Kim:
\ : hӋ sӕ ÿiӅu chӍnh ÿӇ WtQKÿӃn ҧQKKѭӣng cӫa chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt ÿӃn FѭӡQJÿӝ kháng cҳt cӫa bê tông:
V c : khҧ QăQJ kháng cҳt cӫa bê tông;
V s : khҧ QăQJ kháng cҳt cӫa các chi tiӃt liên kӃt; l v : chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt - khoҧng cách tӯ tâm cӝWÿӃn mép ngoài chi tiӃt chӕng cҳt; c 1NtFKWKѭӟc cӝt;
O: hӋ sӕ ÿLӅu chӍQKÿӕi vӟi bê tông (bҵng 1.ÿӕi vӟLErW{QJWKѭӡng, 0.ÿӕi vӟi bê tông cát nhҽ và 0.ÿӕi vӟi bê tông nhҽ; f c : FѭӡQJÿӝ nén trung bình mүu hình trө cӫa bê tông; u: chu vi tháp xuyên thӫng theo Hình 3.13;
Hình 3.13: Chu vi tháp xuyên thͯng Kim
8 2 2 4 v 2 2 c d c d u Đăâ ãáạ Đăâ Đăâl ãáạ ãáạ nӃu 1 3 1 1
2 2 2 4 v 2 2 c d c c Đ ã d Đl ã ă á ă á â ạ â ạ (3.22) d : chiӅu cao làm viӋc cӫa sàn Hình 3.7; h v : chiӅu cao thép hình chӕng cҳt; n: sӕ Oѭӧng chi tiӃt chӕng cҳt;
V F A : khҧ QăQJNKiQJFҳt cӫa mӛi chi tiӃt chӕng cҳt, vӟi F y là giӟi hҥn chҧy dҿo cӫa thép hình và A w là diӋn tích mһt cҳt ngang phҫn bөng cӫa thép hình
Các công thӭc tính toán lӵc cҳt thӫng cӫa cӝt-sàn phҷng BTCT theo các tiêu chuҭn thiӃt kӃ ÿӅu phө thuӝFYjRFѭӡQJÿӝ bê tông và chu vi tháp xuyên thӫng 7URQJÿy tiêu chuҭn EC2 Yj%6Fy[HP[pWÿӃn sӵ ҧQKKѭӣng cӫDKjPOѭӧng cӕt thép chӏu kéo
Các công thӭc gҫQÿk\GQJÿӇ [iFÿӏnh khҧ QăQJFKӕng cҳt cӫa liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT/cӝt ӕng thép Fy[HP[pWÿӃn sӵ làm viӋc cӫa chi tiӃt liên kӃt chӏu cҳt Theo Cheol-Ho Lee và cӝng sӵ, khҧ QăQJNKiQJFҳt thӫng cӫa liên kӃt giӳa sàn phҷng BTCT và cӝt CFT có thӇ tính toán theo tiêu chuҭn ACI Fy[pWÿӃn ҧnh Kѭӣng cӫa chiӅu dài chi tiӃt chӕng cҳt và nhân hӋ sӕ hiӋu chӍnh là 1.14 Pinyu-Yan và cӝng sӵ ÿӅ xuҩt công thӭF[iFÿӏnh khҧ QăQJNKiQJFҳt thӫng cӫa liên kӃt dӵa trên các Tiêu chuҭn tính toán EC2, BS 8110, ACI 318 vӟi giҧ ÿӏnh rҵng chi tiӃt chӕng cҳt hoҥWÿӝQJQKѭPӝt cӝt mӣ rӝng bҵQJNtFKWKѭӟc cӝWEDQÿҫu cӝng vӟi tәng chiӅu dài làm viӋc cӫa chi tiӃt chӕng cҳt Jin-Won Kim và cӝng sӵ ÿӅ xuҩt công thӭF[iFÿӏnh khҧ QăQJNKiQJFҳt thӫng cӫa liên kӃt gӗm hai thành phҫn bê tông và thép hình cӫa chi tiӃt chӕng cҳt
&+ѬѪ1*0Ð3+ӒNG LIÊN KӂT GIӲA SÀN PHҶNG BTCT VÀ CӜT CFT BҴNG PHҪN MӄM ABAQUS
Phҫn mӅm mô phӓng Abaqus ÿѭӧc xây dӵQJWUrQFѫVӣ lý thuyӃt phҫn tӱ hӳu hҥn [21] vӟi nhiӅXWtQKQăQJYѭӧt trӝi vӅ viӋc phân tích phi tuyӃn kӃt cҩu, bao gӗm cҧ phân tích phi tuyӃn vұt liӋu và phi tuyӃn hình hӑFP{KuQKÿѭӧc xây dӵQJWUrQFѫVӣ thành lұp hӋ trөc tӑDÿӝNKDLEiRÿӏQKQJKƭDWLӃt diӋn, mô hình vұt liӋu, các ràng buӝc ÿLӅu kiӋQELrQÿӝng hӑc, và cách chia nhӓ các phҫn tӱ Qua tìm hiӇu cӫa tác giҧ qua các bài báo quӕc tӃ ÿѭӧc công bӕ thì kӃt quҧ mô phӓng bҵng phҫn mӅm Abaqus cho kӃt quҧ tӕt vӟi các thí nghiӋPÿѭӧc tiӃn hành &KѭѫQJQj\VӁ trình bày mô hình mô phӓng cӫa thí nghiӋm vӅ lӵc cҳt thӫng cӫa liên kӃt Pinyu-Yan [2] và liên kӃt Jin-Won Kim [3] Và so sánh kӃt quҧ mô phӓng vӟi kӃt quҧ thí nghiӋPÿӇ OjPU}ÿӝ tin cұy cӫa mô hình sӕ.
Cách thӭc xây dӵng mô hình liên kӃt trong Abaqus
Loҥi phҫn tӱ YjWѭѫQJWiF
TKѭYLӋQ$baqus FyQKLӅXORҥLSKҫQWӱNKӕLNKiFQKDXQKѭ Hình, PӛLORҥLSKҫQ Wӱ ÿӅXFyQKӳQJѭXÿLӇPULrQJ PKҫQWӱ&'OjORҥLSKҫQWӱFyQ~WWҥLPӛLJyFÿk\OjORҥLSKҫQWӱSKәELӃQiSGөQJFKRFiFEjLWRiQSKkQWtFKNӃWFҩXFyGҥQJKuQKKӑFNK{QJSKӭFWҥSSKҫQWӱQj\FKRNӃWTXҧYӟLNKҧQăQJKӝLWөFDRYjFKtQK[iFWKӡLJLDQJLҧLQKDQKKѫQVRYӟLFiFORҥLSKҫQWӱNKiF3KҫQWӱ&'OjORҥLSKҫQWӱFyQ~Wÿk\OjORҥLSKҫQWӱÿѭӧFGQJNKLWtQKWRiQFiFP{KuQKFKLWLӃWFҫQWKXÿѭӧFNӃWTXҧWӕWWX\QKLrQVӱGөQJSKҫQWӱQj\VӁOjPWăQJNKӕLOѭӧQJWtQKWRiQUҩWQKLӅXYjWKӡLJLDQJLҧLVӁPҩWQKLӅXWKӡLJLDQKѫQ3KҫQWӱ&'OjORҥLSKҫQWӱFyQ~W ÿѭӧFiSGөQJNKLFiFP{KuQKFyKuQKGҥQJEҩWWKѭӡQJSKҫQWӱQj\ FKRNӃWTXҧNK{QJWӕWQKѭORҥLSKҫQWӱ&'Yj&'4XDYLӋFSKkQWtFKFiFORҥLSKҫQWӱQKѭtrên, OXұQYăQQj\SKҫQWӱlұSSKѭѫQJ&'5ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ mô phӓng các
34 cҩu kiӋn bê tông và phҫn tӱ lұSSKѭѫQJ&',ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ mô phӓng các cҩu kiӋn thép hình
Hình 4.1: Các lo̩i ph̯n t͵ kh͙i trong Abaqus
CӕWWKpSVjQÿѭӧc mô phӓng bҵng phҫn tӱ dҥng thanh T3D2*ӗPFyQ~WPӛLQ~W FyEұFWӵGR
Phҫn liên kӃt giӳa cӕt thép và vê tông ÿѭӧc mô phòng bҵng WѭѫQJWiF³(mbedded Method´ Cách mô phӓng này mһc ÿӏnh sӵ liên kӃt tuyӋt ÿӕi giӳa bê tông và cӕt thép, ÿiӅu ÿy cNJng có nghƭa chuyӇn vӏ giӳa các nút cӫa phҫn tӱ bê tông và cӕt thép là liên tөc Cҫn lѭu ý là phѭѫQJ pháp mô phӓng này chӍ mang tính tѭѫQJ ÿӕi và phù hӧp khi khi kӃt quҧ tính toán không yêu cҫu xem xét ÿӃn ӭng xӱ cөc bӝ giӳa bê tông và cӕt thép khi vӃt nӭt lӟn xuҩt hiӋn làm giҧm liên kӃt giӳa cӕt thép và bê tông
Phҫn liên kӃt giӳa cӝt ӕng thép và các chi tiӃt chӕng cҳt KjQFKһWYӟLQKDXÿѭӧFmô phӓng bҵQJWѭѫQJWiF³7LH´ 7URQJGҥQJWѭѫQJWiFQj\PӝWPһWWLӃS[~FVӁÿѭӧFÿӏQK QJKƭDOjPһWFKtQKPDVWHUVXUIDFHPһWFzQOҥLOjPһWSKөVODYHVXUIDFH&iFQ~W WURQJPһWSKөVӁÿѭӧFJҳQFKһWYӟLFiFQ~WFӫDPһWFKtQKNKLUjQJEXӝFWѭѫQJWiF ³7LH´ĈLӅXQj\FyQJKƭDOjPӑLQ~WWUrQEӅPһWSKөÿӅXSKҧLFKX\ӇQÿӝQJWӏQKWLӃQ YjTXD\FQJYӟLQ~WWUrQEӅPһWFKtQKJҫQQyQKҩW
Phҫn liên kӃt giӳa thép hình và bê tông ÿѭӧc mô phӓng bҵQJ WѭѫQJ WiF ³Hard Contact´ 7ѭѫQJWiF³+DUG&RQWDFW´ khi hai loҥi phҫn tӱ có vұt liӋu khác nhau, và các mһt cӫa phҫn tӱ này tiӃp xúc vӟi các mһt cӫa phҫn tӱ còn lҥi thì sӁ xuҩt hiӋn sӵ WѭѫQJWiFFӫa các mһt tiӃp xúc Sӵ WѭѫQJWiFQj\WURQJ$%$486WKӇ hiӋn thông qua ³+DUG&RQWDFW´&yWKӇ coi 1 trong 2 mһWOjÿyQJYDLWUzOjPһt phө ³6ODYH6XUIDFH´ và mһt còn lҥLÿyQJYDLWUzOjPһWFKtQK³0DVWHUVXUIDFH´6ӵ WѭѫQJWiFQj\FyWKӇ chia thành 2 thành phҫQOjWѭѫQJWiFWKHRSKѭѫQJWLӃp tuyӃQYjWѭѫQJWiFWKHRSKѭѫQJ
35 pháp tuyӃQ7KHRSKѭѫQJWLӃp tuyӃn sӵ WѭѫQJWiFJLӳa 2 mһt thông qua hӋ sӕ ma sát giӳa các loҥi vұt liӋu 7KHRSKѭѫQJSKiSWX\ӃQÿѭӧc thӇ hiӋQWK{QJTXDÿӝ cӭng cӫa vұt liӋu mһt tiӃS[~FFKtQK³0DVWHUVXUIDFH´ÿӝ cӭQJWKHRSKѭѫQJSKiSWX\ӃQÿѭӧc [iFÿӏnh dӵa vào thông sӕ vұt liӋu cӫa mһW³0DVWHUVXUIDFH´WURQJOXұQYăQWѭѫQJWiF ³+DUGFRQWDFW´ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ mô phӓng sӵ WѭѫQJWiFJLӳa các mһt cӫa tҩm thép Vѭӡn, cӫa cӝt thép vӟi sàn bê tông HӋ sӕ PDViWWURQJWѭѫQJWiF³KDUGFRQWDFW´ÿѭӧc lҩy giá trӏ là P = 0.4WKHRÿӅ xuҩt cӫa tác giҧ Pinyu-Yan [2]
Hình 4.2: M̳u thí nghi m Pinyu-Yan ÿ˱ͫc mô ph͗ng trong Abaqus
Hình 4.3: M̳u thí nghi m Jin-Won Kim ÿ˱ͫc mô ph͗ng trong Abaqus
Mô phӓQJÿLӅu kiӋn biên
TҩPVjQÿѭӧFÿһt trên dҫm thép I làm gӕLÿӥ, tuy nhiên ÿӇ ÿѫQJLҧn khi mô phӓng coi sàn bê tông tӵDÿѫQOrQFҥnh, và 4 cҥQKQj\QJăQFҧn chuyӇn vӏ WKHRSKѭѫQJ ÿӭQJ