Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén của liên kết sàn – cột bê tông cốt thép

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Trong nội dung đề tài nghiên cứu về “Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén liên kết sàn – cột bê tông cốt thép”, các nghiên cứu trước của một số t

GIỚI THIỆU

MỞ ĐẦU

Trong thực tế đối với các công trình nhà cao tầng để tiết kiệm về mặt kinh tế, cột thường làm bởi bê tông có cường độ cao hơn sàn Với một vài phương pháp thi công thì sàn bê tông được đổ chung với cột Nhưng cũng có công trình thi công cột rồi sao đó thi công sàn, tùy theo tính chất mỗi công trình Do đó một phần bê tông của cột tại mối nối giữa sàn và cột được làm bởi một loại bê tông cường độ thấp hơn so với cột bê tông ban đầu Sàn thường được làm là sàn liên tục chạy qua cột

Mối quan tâm đến trạng thái ứng xử của cột liên tục thông qua sàn có cường độ bê tông thấp Thí nghiệm thử 54 mẫu cột, bao gồm cột bê tông có cường độ cao, sàn bê tông có cường độ thấp hơn, chiều cao thay đổi

Sự kiềm chế từ phần trên và phần dưới của cột cường độ cao đã tăng khả năng của phần giữa của cột có cường độ thấp hơn Độ lớn đó ảnh hưởng đến sự khác nhau như là tỉ lệ chiều cao của mặt cắt giữa với kích thước của cột và tỉ lệ cường độ bê tông của phần trên và phần giữa của cột

Dựa trên những kết quả của sự khát sát này, một phương pháp đã đưa ra cho sự ảnh hưởng của cường độ bê tông cột (kẹp sàn) Sự quan tọng của công thức đơn giản đó đã được phát triển một cách thích hợp để đưa vào code ACI 318 Công thức đó nói rằng sự liên kết đến cường độ bê tông có hiệu cho cột biên và cột ở góc khi sàn có cường độ bê tông thấp hoặc dầm liên tục thông qua cột có cường độ cao hơn

Sự truyền lực của cột qua sàn được ghi trong phần 10.13 của ACI 318-83 Với cột bê tông cường độ cao, cường độ chịu nén phải được giới hạn cường độ sàn với cột ở ( góc, biên) Tuy nhiên, khi 4 mặt cột bị giữ lại bởi 4 dầm có chiều cao xấp xỉ chiều cao sàn, cường độ hữu hiệu trong mối nối bằng 75% của cường độ bê tông cột + 35% cường dộ bê tông sàn

LÊ QUANG HÓA 4 Sự yêu cầu trong phần 10.13 của ACI 318-83 dựa vào dữ liệu báo cáo, kết quả đã được cho trong thí nghiệm sự liên kết của cột ( góc, biên, trong) giống nhau Với tất cả các mẫu thì cột là 11 in 2 và sàn là dày 7 in hay là hệ thống dầm cao 20 in

Do đó, tỉ lệ tương tác của chiều cao sàn h với bê rộng của cột c lần lượt là h/c=7/11 và h/c /11 Tỉ lệ của f’cc/f’cf trong vùng (1.5 – 3) Ảnh hưởng của moment kết hợp với lực dọc đã không được xem xét thí nghiệm hoăc những khảo sát này

Trong các tòa nhà cao tầng tiết kiệm chi phí đáng kể có thể đạt được với việc sử dụng bê tông trong cột có cường độ lớn hơn bê tông trong sàn Kể từ khi tải cột phải chuyển qua một lớp yếu của bê tông sàn, cường độ chịu nén của bê tông được sử dụng trong thiết kế của cột là một vấn đề quan trọng Nó được gọi là "cột hiệu quả sức mạnh " Báo cáo công trình thực nghiệm cho thấy sức mạnh hiệu quả của cột lớn hơn sức mạnh của bê tông do sự liên kết được cung cấp bởi các tấm sàn bê tông xung quanh

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Trong nội dung đề tài nghiên cứu về “ Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén liên kết sàn – cột bê tông cốt thép” , các nghiên cứu trước của một số tác giả đã cho thấy ứng xử nén của nút do nhiều yếu tố quy định như: cường độ bê tông cột và sàn, tiết diện cột, sàn, thép, số lượng thép hay tải trọng trên sàn Đề tài này tác giả tập trung “ Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén của liên kết sàn – cột bê tông cốt thép, với tỉ lệ cường độ của cột và sàn theo các tỉ lệ khác nhau.”

ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng của nghiên cứu này là xác định cường độ bê tông trong vùng mối nối sàn – cột (cột trong)

Trong ba loại cột trên thì cột trong chịu ảnh hưởng về cường độ lớn nhất, còn cột biên và cột góc chịu ảnh hưởng ít hơn phù hợp với kiểu loại sandwich Ngoài ra ảnh hưởng của lực sàn thì cột trong cũng chịu ảnh hưởng nhiều hơn

LÊ QUANG HÓA 6 Phạm vi nghiên cứu đề tài này tác giả kiểm tra thực nghiệm sáu mẫu cột trong chịu tác dụng của lực dọc như được thể hiện ở chương 4 Phần cột trên và cột dưới của sàn được làm bằng bê tông cùng cường độ Phần giữa sàn được làm bởi bê tông có cường độ nhỏ hơn cột.

MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

So sánh, đối chứng kết quả thực nghiệm của tác giả với các nghiên cứu trước

Khảo sát ứng xử của liên kết sàn – cột có tỉ lệ cường độ bê tông 1 ≤ f’cc/f’cs ≤ 2 mà chưa có tác giả nào thực hiện nhằm bổ sung và đưa ra nhận xét, kết luận

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

Trạng thái của các mẫu thí nghiệm

Tại mối nối cột - sàn với sàn không chịu tác dụng lực, giống như các mẫu thí nghiệm của Bianchini và Gamble and Klinar (1991) Minh họa vết nứt của mẫu tại mối nối khi không có lực sàn, vết nứt của sàn được quan sát khi ứng suất của cột vượt quá cường độ bê tông của mối nối Tại vị trí này, những thanh thép dọc của cột chảy dẻo trong vùng mối nối Và vết nứt bắt đầu hình thành

Hình 2.4 Hình thái vết nứt khi không có lực tác dụng lên sàn[1,4,5]

Những vị trí này của cột sẽ giữ lại chống các vết nứt dưới 1 lực cực đại Tại điểm này, các vết nứt nhỏ sẽ xuyên qua lớp trên hoặc lớp dưới Điều này dựa trên mức độ kiềm lại của thép sàn Hầu hết các sàn đều có thép lớp trên nhiều hơn lớp dưới, trong trường hợp này vết nứt sẽ xuyên qua chốt chắn cột ít hơn Thép tăng cường ở lớp trên sẽ gây ra sự uốn cong nhẹ của các mẫu sàn Gamble and Klinar đã báo cáo sự ảnh hưởng này

Trạng thái vết nứt của các mẫu khi có lực sàn được đánh dấu khác nhau 1 mẫu nứt điển hình của sàn có lực tác dụng được diễn tả trong hình 4 Khi sàn tác dụng lực thì vết nứt uốn cong sẽ được hình thành tại lớp trên bề mặt trực tiếp lên trên thép và mở rộng từ cột sang cạnh sàn Những mối nối của thép cột sẽ chảy dẻo khi ứng suất được áp dụng đến ứng suất của tại mối nối bê tông Tại điểm này và những phần còn lại của thí nghiệm, nó cần thiết được điều chỉnh kích lực để giữ 1 lực không đổi Kết quả vượt quá mức giới hạn không làm cho lực sàn giảm mà tăng lực tải cột Sự giảm lực sàn cải thiện sự hạn chế tại mối nối cột-sàn, do đó tăng cả cường độ và độ cứng của mối nối

Hình 2.5 Hình thái vết nứt khi có lực tác dụng lên sàn[1,4,5]

Sau khi thép sàn chảy dẻo, vết nứt được hình thành tại chốt chắn của cột Tiến hành thí nghiêm, vết nứt sẽ được mở ra, yêu cầu rằng sàn bê tông cung cấp 1 ít hoặc không có sự kiềm hãm đến phần ở trên của mối nối Cuối cùng, vết nứt được mở rộng đến phần phía trên của chôt chắn, trong khi nhiều sự kiềm hãm được cung cấp đến phân nữa phía dưới của mối nối sự uốn cong bởi nén do sàn gây ra

Sự vượt quá giới hạn hiển nhiên phụ thuộc vào lúc nó xảy ra bên trong hoặc bên ngoài của mối nối.Trong trường hợp sự vượt quá giới hạn được điều khiển bởi sự ép của mối nối, thì trạng thái mềm sẽ xảy ra 1 cách đáng kể Trong 1 vài trường hợp, dĩ nhiên cường độ của các mối nối sẽ đạt đến cường độ của cột Sự vượt quá giới hạn của các mẫu thử này sẽ hủy hoại.

Trạng thái ứng suất của mối nối

Giá trị ứng suất được biểu diễn phù hợp với ứng suất nén trung bình của bê tông, được tính bởi công thức col s st , c s y g st

LÊ QUANG HÓA 16 Để so sánh biểu đồ ứng suất được lấy từ thì nghiệm hình trụ bê tông của sàn và cột Chú ý rằng, giá trị cực đại của mối nối bê tông là 85% f’ce

Tại mực ứng suất ở dưới trục cường độ bê tông chịu nén, trạng thái ứng suất tại mối nối bê tông được chấp nhận gần bằng thí nghiệm bê tông hình trụ Đánh dấu sự thay đổi của hệ số modun đàn hồi tại mối nối, diễn tả sự ảnh hưởng của sự hạn chế những vùng xung quanh sàn Ứng suất cực đại của mối nối vượt quá ứng suất hình trụ Bên ngoài mối nối, các trạng thái ứng suất của bê tông được duy trì sự đàn hồi và sự tương thích thu được từ thí nghiệm hình trụ

Hình 2.6 Trạng thái ứng suất [1,4,5]

Ảnh hưởng của lực sàn

Trạng thái ứng suất của mối nối xác nhận rằng các mẫu có lực sàn có trạng thái khác hơn so với không có lực sàn Hình 6 so sánh ứng suất của các mẫu:

Hình 2.7 Ảnh hưởng của lực sàn [3] Ảnh hưởng của lực sàn làm giảm ứng suất nén cực đại và sức căng cực đại Với những mẫu này, sức căng tại ứng suất cực đại có độ rộng từ 2-4% Những giá trị này thường lớn hơn 10-20 lần so với sự liên kết của các lực nén, và bằng 0.2% Điều này cho thấy rằng, khi cường độ cao của sàn được áp dụng thì một vài ưu điểm của mối nối bị hạn chế

Hình 2.8 Ảnh hưởng của lực sàn [1]

LÊ QUANG HÓA 18 Hình 8 so sánh sức căng của mối nối ngang tại bề mặt cột và đường trung tâm đi qua mối nối cột-sàn (trong) có lực và không có lực Lực căng ngang được lấy từ những thiết bị đo được đặt tại bề mặt phía trên của sàn thép và được vẽ với lực kéo dương Với những mẫu thí nghiệm không có lực sàn (B4), lực căng tại bề mặt mối nối luôn nhỏ hơn tại trung tâm Với những mẫu có lực sàn (B2) lực căng tại bề mặt mối nối luôn cao hơn tại trung tâm khi có lực sàn được tác dụng lên Tuy nhiên, sức căng của đường trung tâm luôn tăng nhanh hơn tại bề mặt cột

Một sự quan sát đặc biệt tại hình 8, lực căng của những mẫu có lực sàn gần như song song với những mẫu không có lực sàn Ảnh hưởng của những lực sàn làm tăng sức kéo căng ngang khoảng 1000 tại đường trung tâm của cột, và khoảng 1500 tại bề mặt cột Điều này yêu cầu rằng phần nữa trên của mối nối được tác dụng 1 phần bởi đường uốn cong của sàn

Thí nghiệm báo cáo của vật mẫu trên sàn kết hợp với lực cột cực lớn Bởi vì thí nghiệm này không cho phép sự phân bố lại moment của sàn Chúng có thể làm tăng quá mức ảnh hưởng của lực sàn Trong 1 sàn liên tục, moment âm tại cột có thể phân bố lại đến moment dương Do đó nó giải phóng lớp thép trên của sàn tại những vùng gần cột Tuy nhiên, nếu 1 thí nghiệm khác thay vì tải trọng trên cột kết hợp với lực sàn cực lớn, sẽ có 1 vài ưu điểm từ sự phân bố lại.

Ảnh hường của kích thước sàn và cột (h/c)

Tổng quan hình học của mối nối được diễn tả bằng tỉ lệ h/c Khi h: bề dày của sàn, c: kích thước của cột Hình 8 minh họa ảnh hưởng đa dạng của các tỉ lệ với dữ liệu được lấy từ 4 mẫu thí nghiệm với 2 tỉ lệ khác nhau của cường dộ bê tông cột-sàn

Cường độ bê tông giảm khi tỉ lệ h/c tăng Sự giảm này cao hơn đối với những mẫu thí nghiệm có tỉ lệ lớn hơn của cột - sàn

Hình 2.9 Ảnh hưởng kích thước sàn- cột[1,,4,5]

Trong nhiều trường hợp, tỉ lệ của mối nối sẽ nhỏ hơn 1/2 và thường nhỏ hơn 1/3

Trong trượng hợp cột hình chữ nhật, nó sẽ cho thấy rằng kích thước cột nhỏ hơn sẽ điều chỉnh lỉ lệ mối nối.

Ảnh hưởng của lõi HSC trong vùng mối nối

Hình 10 so sánh đường cong ứng suất của 2 mẫu thí nghiệm B1 và B3 Những mẫu này có cùng kích thước và được xây dựng trên cùng sàn và cột Cả 2 mẫu đã được kiểm tra với sàn chịu lực Mẫu B3 có lõi HSC trong vùng liên kiết, còn mẫu B1 là sàn bê tông trải dài suốt vùng mối nối Mặc dù diện tích của HSC chiểm khoảng 90% diện tích cột, nhưng đạt ứng suất trung bình cực đại lại lớn hơn 21.1% so với mẫu B1 Điều này yêu cầu rằng, sự phân bố ứng suất dọc của mối nối không đồng đều, lõi HSC chịu 1 phần lực không tương xứng trong tổng lực

Lõi HSC được nối dài suốt chiều dài của sàn Tuy nhiên, vì phần nén cong giới hạn ở phần dưới của mối nối nên tốt hơn là đặt lõi HSC ở phần trên.

Hình 2.10 Đường cong ứng suất[1,4,5]

Ảnh hưởng của cường độ mối nối cột bê tông

Hình 10 thể hiện mối qua hệ giữa tỉ lệ sức chịu tải f’ce/f’cs và tỉ lệ sức chịu tải của mối nối f’ce/f’cs cho tất cả các mẫu thử của sàn không chịu lực Để so sánh dùng công thức của ACI, tiêu chuẩn Canadian 1994, và Gamble and Klinar

Hình 2.11 Kết quả kiểm tra mẫu thử với sàn không chịu lực [1,2,3,4,5]

Hình 11 kết quả kiểm tra mẫu thử với sàn không chịu lực là được phù hợp với lý thuyết Cũng cho thấy rằng công thức f’ce được đưa ra trong tiêu chuẩn ACI có thể vượt qua ước tính của cường độ ảnh hưởng của mối nối với tỉ lệ cao Mặt khác, dùng công thức theo tiêu chuẩn Canadian đưa ra để bảo vệ Thiết kế này đã được trình ra bởi Gamble and Klinar một cách hợp lý Để đo được cường dộ ảnh hưởng được lấy từ mẫu thí nghiệm ở trong hình 12

Trong tất cả các trường hợp, những mẫu với lực sàn sẽ có cường độ ảnh hưởng thấp hơn so với những mẫu không có lực sàn Giống như mong đợi, những mẫu thí nghiệm với lực sàn cao nhất 2000 sẽ có mức giảm lớn nhất trong cường độ ảnh hưởng

Hình 2.12 Kết quả kiểm tra mẫu thử với sàn chịu lực [1,2,3,4,5]

Hình 2.12 cho thấy rằng mối nối sàn-cột và lực sàn, tiêu chuẩn ACI không còn chính xác nữa, đặc biệt khi tỉ lệ f’ce/f’cs cao Xem thí nghiệm A4-C Với 1 sàn tải trọng nặng, với những mẫu này cường độ ảnh hưởng được dự đoán bởi tiêu chuẩn ACI 1995 là 65% lớn hơn cường độ được tính Công thức thiết kế của cột được đưa ra trong tiêu chuẩn CSA A23.3-94 được thuyết phục với những tất cả được đưa ra

Hình 13 cho thấy ảnh hưởng của tỉ lệ h/c và tính vuông vức của cột trên cường độ lực nén của mối nối trong Tỉ lệ h/c cho cột hình chữ nhật thì dùng kích thước của cột ngắn hơn Sự diễn tả cường độ ảnh hưởng trong tiêu chuẩn CSA A23.3-94 là 1 sự dự đoán tốt với kết quả là 2 mẫu thí nghiệm hình vuông, với tỉ lệ thống nhất xem mẫu B1 và B5 Kết quả những mẫu B2 và B6 đều có tỉ lệ là 0.6 điều có cường độ ảnh hưởng đúng với tiểu chuẩn ACI 318-95

Hình 2.13 Ảnh hưởng tỉ lệ h/c và cột hình chữ nhật của mối nối trong[1,3,4,5]

Tỉ lệ mối nối của các mẫu với cột hình vuông nằm giữa 2 giá trị giới hạn, một cái được xác định kích thước nhỏ hơn và cái kia thì lớn hơn Tong hình 2.13, hai mẫu đều là hình chữ nhật, B7 và B8 đều có tỉ lệ ứng suất ảnh hưởng là 15% thấp hơn so với những mẫu thí nghiệm là hình vuông, B5 và B6 Sự giảm tỉ lệ ứng suất ảnh hưởng bao gồm sự tăng của tỉ lệ mối nối Điều này chứng minh rằng 1 cột có kích thước ngắn hơn nên sử dụng tỉ lệ h/c theo cột hình chữ nhật.

Ảnh hưởng của việc gia cường

Thêm vào, sự hiện diện của thép gia cường sẽ làm giảm tính chính xác của cường đệ bê tông cột Do đó để dự đoán giá trị gần đúng nhất cho cường độ thì giá trị f’cp phải được tìm từ vật mẫu cho cột gia cường nhưng nó ãnh hưởng tới việc không có sự tương tác nào giữa việc gây ảnh hưởng của cốt thép và việc gây ảnh hưởng của tỷ lệ h/c Giá trị f’cp cho bê tông phẳng sẽ lớn hơn giá trị của bê tông gia cường và mặt phẳng dốc phá hủy so với phương ngang của bê tông phẳng cũng sẽ lớn hơn so sánh với bê tông gia cường và nó cũng bao gồm cả lý thuyết về góc phá hủy của ma sát [7]

Những thiết kế đề nghị cho cột phía trong

Qua tất cả các mẫu thí nghiệm nếu thêm tải sàn sẽ làm giảm sức chịu lực của mối nối cột sàn Điều này chứng minh rằng, có 1 số sàn chịu lực thực tế được áp dụng với mẫu thí nghiệm bởi Bianchini và Gamble and Klinar, cường độ ảnh hưởng chịu nén đã đo sẽ nhỏ hơn Hệ quả, phương án thiết kết cột phải dựa trên kết quả thực nghiệm với sàn chịu tải Điều này xảy ra khi không có lý do nào để loại bỏ định dạng cơ bản của tiêu chuẩn ACI và CSA Cả 2 tiêu chuẩn đều xác định gần đúng với mối quan hệ giữa tỉ lệ cường độ ảnh hưởng f’ce/f’cs, và tỉ lệ cường độ bê tông mối nối f’cc/f’cs Tuy nhiên công thức thiết kế để tính cường độ ảnh hưởng của mối nối bê tông được tính là tỉ lệ mối nối h/c Sau đây là những công thức để tính mối nối cột - sàn

Với tất cả những tỉ lệ, công thức trên diến tả sự gần đúng của mối quan hệ giữa cường độ ảnh hưởng bê tông của mối nối, xem hình 2.13

Hinh 2.14 Mối quan hệ giữa cường độ ảnh hưởng bê tông mối nối[1,3,4,5]

Bởi vì những thiết kế này tạo ra để cân bằng với những giá trị thấp hơn của tỉ lệ mối nối bê tông, phần đầu tiên của mối quan hệ giữa 2 tiêu chuẩn ACI và CSA

Nếu tỉ lệ cường độ bê tông mối nối nhỏ hơn 1.4, cường độ ảnh hưởng của mối nối sẽ bằng cường độ bê tông cột Phần thứ 2 phụ thuộc vào tỉ lệ mối nối; nếu độ dốc tăng thì tỉ lệ giảm Điều này có nghĩa rằng sàn sẽ trở nên mỏng tương ứng với kích thước cột, lực sàn sẽ nhỏ hơn sự ảnh hưởng của cường độ ảnh hưởng tại mối nối cột và sàn Khi tỉ lệ mối nối không lớn hơn 1/3, thì thiết kế này giống với tiêu chuẩn ACI - 1995 Khi tỉ lệ mối nối bằng 1, dùng công thức theo tiêu chuẩn Canadian 1994.

Tóm tắt và kết luận của các tác giả

1 Những kết quả thí nghiệm chứng minh rằng sàn chịu lực làm giảm cường độ ảnh hưởng của mối nối sàn cột Bởi vì mức độ sàn chịu lực thì không thể tránh khỏi trong nhiều cấu trúc thực tế, nó bắt buộc phải thiết kế mối nối phải dựa trên kết quả thí nghiệm với sàn chịu lực

LÊ QUANG HÓA 26 2 Cường độ ảnh hưởng của mối nối sàn cột là ảnh hưởng của tỉ lệ h/c (sàn trở nên dày hơn, liên quan đến kích thước của cột), ảnh hưởng của cường độ mối nối giảm

3 Sự khống chế tỉ lệ mối nối giũa cột và sàn hình chữ nhật dựa trên kích thước nhỏ nhất của cột

4 Sự quan trọng của cường độ ảnh hưởng bê tông của mối nối sàn cột được cho bởi code Canadian 1994 quá an toàn của mối nối với tỉ lệ thấp h/c

5 Sự quan trọng của cường độ ảnh hưởng bê tông của mối nối sàn cột được cho bởi code 1995 ACI thì không an toàn cho mối nối với tỉ lệ cao

6 Một sự nhấn mạnh mới cho sự dự đoán của cường độ ảnh hưởng bê tông mối nối thì có chủ đích, sự nhấn mạnh này đã đưa ra sự chắc chắn và đáng tin cậy hơn của những phương trình thiết kế tồn tại

7 Bê tông cường độ cao trong lõi của mối nối làm nâng cao cường độ chịu nén của sự kết nối này Quá trình này một vài sự khác nhau có thể cung cấp một giải pháp thực tiễn đó là duy trì cường độ bê tông mối nối trong khi đó có thể tránh được những vấn đề thi công Cần nhiều nghiên cứu thí nghiệm hơn để đánh giá quá trình này

8 Những thí nghiệm này trong các khảo sát giống nhau thậm chí chịu một lực lớn trên cột và có tải trọng trên sàn Sự kết hợp lực này thì bao gồm nhiều hơn những mẫu thí nghiệm với sàn không lực Công việc trong tương lai nên kiểm tra trạng thái mối nối sàn cột dưới sàn tác dụng lực

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN

Lực nén đúng tâm : Po= 1f’c(Ag-Ast)+fyAst

Trong đó, Ag: diện tích mặt cắt cột

Ast: diện tích thép chủ f’c : cường độ chịu nén tính toán bê tông tính theo mẫu trụ tròn fy: cường độ chảy dẻo của thép

1: hệ số tiêu chuẩn tính toán

TÁC GIẢ CÔNG THỨC LÝ THUYẾT TÍNH

TỈ LỆ CƯỜNG ĐỘ CỘT/SÀN

Cột trong f’ ce = 0.47f’ cc +0.67 f’ cs

' ' cc cs ce cc cs f f f  f f

Cột trong f’ ce = A(f’ cc - f’ cs ) + f’ cs

Cột trong f’ ce = 0.25f’ cc +1.05 f’ cs

Cột trong f’ ce = 0.75f’ cc +0.35 f’ cs

Bảng3.1 Các công thức tính toán

KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM

Vật liệu

1.1 Bê tông Sử dụng bê tông có cường độ nén đối với sàn được cố định là mác 250, đối với cột lần lượt là 250, 350 và 500

Bê tông cột và sàn được trộn tại phòng thí nghiệm, sử dụng cốt liệu bê tông đá 1x2 và loại xi măng Hà Tiên PC40

Bảng cấp phối Mác bê tông cho 1m 3

Cát (kg) Đá (kg) Độ sụt Ghi chú

250 0.59 328 194 831 1077 10±2 Cát, đá rửa sạch 350 0.44 425 187 752 1080 10±2 Cát, đá rửa sạch 500 0.36 485 175 738 1085 10±2 Cát, đá rửa sạch

Hình 4.1: Thí nghiệm nén mẫu bê tông

Sử dụng thộp ỉ6 cho sàn cú Ra = 2300 kg/cm2, ỉ12 cho cột cú Ra = 2800 kg/cm2

Hình 4.2: Thí nghiệm kéo thép

Phương pháp thí nghiệm

2.1 Mô tả mẫu thí nghiệm

Tên mẫu Mác bê tông cột Mác bê tông sàn f c /f s Ghi chú

Bảng 4.3: Bảng tải trọng dự kiến

Hình 4.4: Bố trí strain gages bê tông cho cột, sàn mặt trên

Hình 4.5: Bố trí strain gages thép cho cột và sàn lớp trên

LÊ QUANG HÓA 34 2.2 Quá trình đúc mẫu thí nghiệm

Hình 4.6: Các mẫu thí nghiệm đúc tại hiện trường

LÊ QUANG HÓA 35 2.3 Bố trí thiết bị đo đạc

Hình 4.7: Sơ đồ thí nghiệm và thiết bị

Mỗi mẫu bao gồm 1 sàn bê tông cốt thép có kích thước 1400mm*1400mm với cường độ bình thường được kẹp giữa 2 cột vuông 200mm*200mm cường độ bê tông cao Chiều cao của cột trên và cột dưới là 400mm, thép cột của mẫu được kéo dài liên tục Các thanh thép cột được cắt đến một độ dài thích hợp nhưng không nối tại gối

Sàn có lực tác dụng được chịu bởi 4 góc Mỗi góc chịu 1 lực 0,5 T 2.4 Thiết bị thí nghiệm

 Kích thủy lực 500T cho cột, kiềm siết bulon cho lực sàn

 Bộ dụng cụ đo chuyển vị và ghi lại dữ liệu (đồng hồ cơ học-dial gauge và bộ đầu đo kỹ thuật số-LVDT, gồm Displacement Transducer CDP và Data Logger TDS 303)

 Dụng cụ đo biến dạng (dùng 2 phương pháp: cảm biến điện trở-Strain gage và thước đo độ giãn dài-Deformeter Matest)

 Dụng cụ đo bề rộng vết nứt (dùng thước đo giãn dài-Deformeter Matest, kính lúp-Microscope)

 Dùng camera quan sát và máy chụp hình kỹ thuật số 2.5 Quá trình gia tải Đầu tiên gia tải cho lực sàn đến giá trị 0,5T cho bốn góc sàn bằng cách siết bulon, quan sát giá trị đồng hồ đo loadcell đến giá trị mong muốn

Hình 4.8: đồng hồ đo lực sàn

Sau khi gia tải lực sàn, bắt đầu tiến hành gia tải lực cột, gia tải cột từng cấp tải, mỗi cấp tải 2T cho đến khi phá hoại sau mỗi cấp tải giữ 1 phút để tiến hành quan sát vết nứt

2.6 Một số hình ảnh thí nghiệm :

Hình 4.9: sơ đồ thí nghiệm tìm lực sàn Q 0

Hình 4.10: gia cường đầu cột trên và cột dưới

Hình 4.11: vết nứt bên hông sàn, cột

Hình 4.12: vết nứt sàn xuất hiện từ nút đi ra

Hình 4.13: phá hoại cột trên

Hình 4.14: phá hoại cột dưới

PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Bảng so sánh kết quả tính toán so với các lý thuyết tính toán

SN Tên f'cc f'cs α Q h/c Test Cal (Test/cal) Cal (Test/cal) Cal (Test/cal) Cal (Test/cal) Cal (Test/cal) Cal (Test/cal)

1991 Shu C, Hawkins NM- Ospina-1998 CSA A23.3-2004 ACI318-2008

Bảng 5.2: Bảng so sánh C.O.V của các tác giả

Bảng 5.3: Bảng so sánh C.O.V khi có tải trọng sàn

Bảng 5.4: Bảng so sánh C.O.V khi không có tải trọng sàn

Bảng 5.5: Bảng so sánh C.O.V, với 1.4≤ cc