Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Cơ chế truyền lực và khả năng kháng cắt của liên kết Perfobond trong dầm liên hợp tiết diện T ngược

TÓM TẮTNghiên cứu thực nghiệm nhằm đánh giá ứng xử tổng thể của liên kết perfobondmở dạng 2 trong dầm liên hợp có tiết diện T ngược khi sử dụng thí nghiệm nén- day đơn Single push - out

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

— o Ao—

NGUYEN THI NGOC DIEM

CO CHE TRUYEN LUC VA KHA NANGKHANG CAT CUA LIEN KET PERFOBOND

Chuyên ngành: Xây Dựng Dan Dung Va Công Nghiệp

Mã số ngành: 605820

LUẬN VĂN THẠC SI

Tp.Hồ Chi Minh, Thang 12-2013ITRONG DAM LIÊN HỢP TIET DIEN T NGUGC

Công trình được hoàn thành tại: Trường Dai học Bách Khoa- DHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Văn Phước Nhân 2 + +E+E+E+EE#E+E+E£EeE£sEeEeEeErkrersed

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc: TS Bùi Đức Vinh - 2 2 2 ke ££+E+EeEee+essxexd

Can b6 cham nhéin xét 1: ăằ TC.

Can b6 cham nhéin 82 CC ăằ ai.

Luan van thạc si được bảo vệ tai Trường đại học Bach Khoa, DHQG Tp.HCM

Ngày 10 tháng 01 năm 2014

Thành phân hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ gồm:

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

-

-0()0 -NHIEM VU LUAN VAN THAC Si

Ho và tên học viên: NGUYEN THI NGOC DIEM Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 26-03-1983 Nơi sinh: Long AnChuyên ngành: Xây Dựng Công trình Dân Dụng & Công Nghiệp MSHV: 11211008Khóa: 2011.

1-TÊN ĐÈ TÀI:Cơ chế truyén lực và kha năng kháng cắt của liên kết perfobond trong dam liên hợptiết diện T ngược

2-NHIEM VỤ LUẬN VAN:

= Khảo sát thực nghiệm kha năng kháng cắt của liên kết perfobond mở trong dam liênhợp có tiết điện T ngược khi sử dụng thí nghiệm nén — day don Single Push Out Test

TS BÙI ĐỨC VINHNội dung va dé cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Tp HCM, ngày 16 tháng 12 năm2013

CAN BỘ HƯỚNG DAN KHOA QL CHUYEN NGÀNH

TRUONG BANQUAN LY CHUYEN NGANH

Lời cam ơn

Tôi chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến hai thầy hướng dẫn là TS Lê Văn

Phước Nhân và TS Bùi Đức Vinh Với sự nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn của

hai thầy đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình làm luận văn từ cách thức tìmkiếm tài liệu cho đến việc trình bày một bài luận văn sao cho khoa học Hai thầyđã truyền cho tôi tính kiên trì, chịu khó học hỏi và biết cố gắng hết mình màmột người nghiên cứu nên có.

Đồng thời tôi xin cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn khoa kỹ thuật xây dựngđã truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức chuyên ngành trong quá trình học tập tạitrường đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh

Tiếp theo tôi cũng gởi lời cam ơn đến tất cả anh em trong Công ty Hoàng Vinh,đến tất cả những người bạn của tôi đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình làmthí nghiệm tại công ty Hoàng Vĩnh.

Cuối cùng con cảm ơn Ba Mẹ, cảm ơn đồng nghiệp trong Ban Quản lý Dự ánthành phố Tân An đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành bài luận văn này

Chân thành cảm ơn

Nguyễn Thị Ngọc Diễm

TÓM TẮT

Nghiên cứu thực nghiệm nhằm đánh giá ứng xử tổng thể của liên kết perfobondmở dạng 2 trong dầm liên hợp có tiết diện T ngược khi sử dụng thí nghiệm nén- day đơn Single push - out test (SPOT) Kết qua đạt được cho thấy mau liênkết perfobond có ứng xử phù hợp với sự làm việc của dầm liên hợp trong trườnghợp chịu tải trọng uốn Khảo sát cũng chỉ ra rằng hàm lượng cốt thép xuyênqua chốt bê tông, chiều dày bản bê tông, cường độ bê tông và chiều dày liên kếtlà các tham số chính ảnh hưởng đáng kể đến khả năng kháng cắt và biến dạngtrượt của liên kết

Từ khóa: Liên kết kháng cắt, perfobond, Single push - out test

This experience by Single Push — Out tests (SPOT) to evaluate the generalbehaviour of Perfobond shear connection with Q type in steel concrete compositebeam with T section of steel girder The results show that perfobond shearconnection has suitable behaviour with the behaviour of steel concrete compositebeam in bending The observation also indicates that number of steel bar passingthrough the perfobond holes and concrete slab thickness, strength of concrete,thick of pefobond are main parameters effecting on shear resistance and relativeslip of connector

Keywords: Shear connector, perfobond, Single push - out test.

Lời cam đoan

Tôi tác giả của luận văn này cam đoan rằng

a Luận văn này là nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dưới sự

hướng dẫn của TS Lê Văn Phước Nhân và TS Bùi Đức Vinh

a Các số liệu, kết quả thực nghiệm và mô phỏng số được trình bày trong luậnvăn này là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức

_`

nào.

a Các giá trị tham khảo là chính xác, không có chỉnh sửa.

m Tồi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 12 năm 2013

Học viên

Nguyễn Thi Ngọc Diễm

Mục lục

TrangDanh sách hình vẽ XiliDanh sach bang Xvii1 Gidi thiéu 1

1.1 Giới thiệu kết cấu liên hợp thép- bé tong 1

1.2 Dong lực cho nghiên cttu 2.2 2.222008 3

1.3 Mục tiêu và giới han của dé tai 2 00 31.3.1 Mục tiêu của détai 00.0.000 0.020002 ee, 31.3.2 Giới hạn của đề tai 0 000000000000000004 414 Ý nghĩa của đề tai 0 v vv v2 4

7899

2.2.1.3 Ứng xử chung của dầm liên hợp

2.3 Liên kết kháng cắt trong kết cấu dầm liên hợp 2.4 Liên kết kháng cắt perfobond 2 0.000.002.0000 000.2.4.1 Giới thiệu liên kết perfobond 2.4.2 Liên kết perfobond trong dầm liên hợp tiết điện IvaT 11

2.5 Ung xử của liên kết kháng cắt 2 12

2.6 Cơ chế truyền lực và mô hình phá hoại liên kết kháng cắt 132.6.1 Cơ chế truyền lực va 132.6.2 Mô hình phá hoại của liên kết 142.7 Mô hình dự đoán kha năng kháng cắt của liên kết perfobond 15

3.7

3.8

3.9

Mô hình thi nghiệm Single Push Out Test (SPOT)

Nguyên lý thí nghiệm Single Push Out Test (SPOT)

Vận hành thí nghiệm 22 22.0000.3.6.1 Chế tạo mẫu cv vn và ee3.6.1.1 Gia công thép perfobond

3.6.1.2 Lắp dựng van khuôn và đổ bê tông

3.6.2 Quá trình thinghiém

3.6.3 Lap đặt thiết bị đo biến dang

Kết quả thí nghiệm Q23.7.1 Khả năng kháng cắt và biến dạng trượt

3.7.2 Ảnh hưởng hàm lượng cốt thép trong chốt bê tong

3.7.3 Anh hưởng chiều dày bản bê tông

3.7.4 Ảnh hưởng cường độ bê tong 2 0.000000 co.3.7.5 Anh hưởng chiều dày lên kết

Mô hình đề xuất kha năng kháng cắt của liên kết perfobond

3.8.1 So sánh kết quả thí nghiệm với các mô hình dự đoán khả năngkháng cắt và v.v aDạng phá hoại của mẫu HQ Q23.9.1 Phá hoại ở bản bê tông co3.9.2 Phá hoại ở liên kết perfobond

1C 0 8 ốỐ aaa aaaa.Mô phỏng phần tử hữu hạn4.14.24.34.44.5Gidi thiệu 2 Quà ng và TQ vàMô hình SPOT` Q1 và4.2.1 Mô hình hình học QC Q.24.2.2 Lưới phần tửhữu hạn ẶMô hình vật liệu 2 Q24.3.1 Vat lệu thếp 0.00200 0 0000020008443.2 Vật liệu bê tông cv.Điều kiện biên và điều kiện tiếp xúc giữa tấm perfobond và bê tong 4.41 Điều kiện bién 2 và4.4.2 Diều kiện tiếp xúc giữa perfobond và bê tong

4.4.3 Ap tải trọng tacdung 000000.00.000004Kết quả mô phỏng sO ) Q Q Q Q Q Q Q Q Q24.5.1 Tải tới hạn và biến dạng trượt

4.5.2 Biến dạng của perfobond, cốt thép và bê tông trong mô phỏng .4.5.2.1 Biến dạng perfiobond co.4.5.22 Biến dạng bê tông 004

4.5.2.3 Biến dạng cốt thếp Ặ TQ4.5.2.4 _ So sánh đường cong luc-bién dạng trượt giữa mô phỏngvà thực nghiệm Ặ es4.5.3 Ứng suất phân bố trong liên kết perfobond

4.5.4 Phân bố ứng suất trong bê tông

5 Kết luận

5.1 Kết luận chung

5.2_ Hướng phát triển của đề tài

Tài liệu tham khảoPhụ lục

Lý lịch trích ngang

656567697373

Danh sách hình ve

1.11.21.32.12.22.32.42.92.62.72.82.92.102.112.122.132.142.153.13.23.33.43.93.63.73.8

Cau vượt sông Lech ở Schongau-Đức (trái) và Cầu vượt đường cao tốc,

phía đông cảng Darling-Sydney (phải)

Cầu vượt Lăng Cha Cả (trái) và Cầu vượt Cây Gõ (phải), HOM

Dam liên hợp tiết diện I (a) và dầm hộp (b) [I]

-Ứng suất cắt trong dầm liên hợp [2]

Cấu tạo dầm liên hợp truyền thống tiết diện LH

Cấu tạo dầm liên hợp truyền thống tiết diện T ngược

Các dang dầm liên hợp tiết diện T ngược được đặt trong bê tông [3]

Sự phân bố lực cắt dọc của một nửa dầm ở giai đoạn dan hồi (a) và giaiđoạn dẻo (a) || HQ ng gà kg k k k vaPerfobond tiết diện kín (a),(b) và perfobond tiết diện hở (c),(d),(e),(f) "Chốt bê tong" kháng cắt (trái) và cốt thép được bố trí trong chốt bê0250091900 ii DỤ

Hình dáng perfobond tiết diện © (trái) được chế tao bằng máy cắt Lasma(0) Ha ẼšẼ BaDam VFT được sản xuất tại xưởng và vận chuyển đến công trường [5] Hình dạng mẫu thí nghiém 2008.

Ứng xử liên kết kháng cắt trong dim khi chịu tải trọng [4) 2

Liên kết kháng cắt đạt về độ dai (a) và liên kết kháng cắt không đạt về500110711

Cơ chế truyền lực trong chốt bê tông theo Kraus và Wurzer [6]

Dạng phá hoại của liên kết perfobond [7]

Dang phá hoại của liên kết perfobond |8]

Thí nghiệm POT (a) [9] và thí nghiệm SPOT (b) [10

Thí nghiệm SPOT của trường đại học Minho, Bồ Dào Nha (trái) [11] vàthí nghiệm của trường đại học RWTH Aachen, Đức (phải) [10]

Khung thép được đặt theo phương ngang va có thanh chặn thích hợpcho bừng chiều cao bản bê tong elHình dạng và kích thước perfobond

Chi tiết nhóm mẫu $1, 82,83 0 0 0.00000.Chi tiết nhóm mẫu S4,55 0.0.0 000.0000 00 ceeBiểu đồ ứng suất và biến dạng của thép tam perfobond

Mô hình thí nghiệm SPOT

NO bb

NINO

10

3.9 Bản bê tông (a) và đầm thép T (b) liên kết với nhau bằng liên kết

perfobond_ c Q Q Q Ly v v v va

3.10 Chi tiết dầm thếp T Quy

3.11 Khung thếp (c) 2 ca3.12 Bệ đỡ khung thép(d) 2 20.0.0 00.00.0000 0000002

3.13 Ban thép tam (_ ee

3.14 Kích thuỷ lực 50T (g), load cell (h) và dây Jack (i)

3.15 Nguyên lý thí nghiệm SPOT 2

3.16 Dam thép T sau khi hàn lưới thép 3.17 Dam thép T được đặt vào ván khuôn (trái) và mốt xốp dày 10mm chènvào dầm (phải) ga

3.18 Mẫu khi đồ bê tông (trái) và mẫu sau khi tháo ván khuôn (phai)

3.19 Quá trình thí nghiệm SPOT' Q2

3.20 Thanh thép kéo khung phải cùng trục thanh thép cố định dầm thép Tm1 5n ỐC Ta ii an3.22 Vị trí lắp thiết bị đo biến dạng 0.00.4

3.23 Biểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng trượt của nhóm mẫu S1, S2, 53,

SA, SB II | N

3.24 So sánh mẫu Sl vàS2_ Q Q Q Q Q Q Q vv.3.25 So sánh mẫu S1 và S3 Quy và v23.26 So sánh mẫu S3 vaS4 2 Quà và và va3.27 So sánh mẫu S4 và S Q Q Q Q Q Q Q à và v v2

3.28 So sánh thực nghiệm với công thức dự đoán khả năng kháng cắt 3.29 Chốt chống cắt [? |] ee3.30 So sánh thực nghiệm với công thức dự đoán khả năng kháng cắt nhóm

mẫu S1-S2 (trái), S1-53 (phải) ee ee

3.31 So sánh thực nghiệm với công thức dự đoán khả năng kháng cắt nhóm

mẫu 53-54 (trái), 54-55 (phải) ee ee3.32 Biểu đồ kết quả thực nghiệm và công thức đề xuất

3.33 Dang phá hoại ở bề mặt bản bê tông của các mẫu 3.34 Biến dạng trượt giữa dầm thép và bản bê tông (a), biến dạng của cốt

thép trong chốt bê tông(b) ee 47

3.35 Biểu đồ quan hệ lực và biến dạng bê tông của nhóm mẫu tại vị tri LV DT1 483.36 Biểu đồ quan hệ lực và biến dạng bê tông của nhóm mẫu tại vị tri LV DT2 48

3.37 Dang phá hoại của liên két 2 So

4.1 Mô hình hình học trong thực nghiệm (a) và trong mô phỏng (b)_

4.2 Lưới phần tử nút (trái) và các phan tử tạo thành từ các nút (phải)4.3 Phần tử SOLID45 dùng cho thép (trái) và phan tử SOLID65 dùng cho

bê tông (phải) gà gà vo

4.4 Mô hình đàn dẻo - tái bền 000.0000 000000000 8

4.5 Mặt phá hủy bê tông của Willam và Warnke [12)

4.6 Đường cong ứng suất kéo nén dọc trục của bê tông theo Willam và

Warnke (a) và áp dụng tiêu chuẩn Model Code 1990 (MC90) (b)

A.7 Gan điều kiện biên cho mô hinh 2

495293

9056

4.8 Gán điều kiện tiếp xúc giữa bê tông và perfobond

4.9 Áp đặt chuyển vị theo phương X cv.4.10 Đường cong lực-chuyển vị của các nhóm mẫu S1, S2,S53,S5

4.11 Biến dạng perfobond trong mô phỏng nhóm mẫu Sð (trái) và trong thực

nghiệm (phải) cv va4.12 Biến dạng bản bê tông trong mô phỏng thể hiện không gian 3D (a) vàmặt phẳng xz tại vị trí y= 208mm (b) 4.13 Biến dạng bản bê tông trong mô phỏng thể hiện không gian 3D (a) vàmặt phẳng xz tại vị trí y= 208mm (b)

4.14 Biến dạng cốt thép trong mô phỏng và trong thực nghiệm

4.15 Đường cong quan hệ giữa lực và chuyển vị trong mô phỏng và trong thựcnhiệm của nhóm mẫu S1(trai) và nhóm mẫu 52 (phải) 4.16 Đường cong quan hệ giữa lực và chuyển vị trong mô phỏng và trong thựcnhiệm của nhóm mẫu S3(trái) và nhóm mẫu $5 (phải) 4.17 Ứng suất phân bố trong perfobond của nhóm mẫu S1(trái) và nhóm mẫu

4.18 Ứng suất phân bố trong bê tông của nhóm mẫu S1(trái) và nhóm mẫu

Danh sách bảng

3.13.23.33.43.93.63.73.84.141.24.3

Chi tiết các nhóm mẫu Q2 24Thành phần cấp phối bê tông (tính cho lm) 27Cấp độ bền của bê tong HQ va 27

Đặc trưng vật liệu thếép cv va 27

Tổng hợp kết quả 15 mẫu thí nghiệm 37

Kết quả 05 nhóm mẫu Ặ Q Q.2 37Kết quả thực nghiệm với các công thức dự đoán khả năng kháng cắt liên

Khả năng kháng cắt của kết quả thực nghiệm va công thức đề xuất 46Thong số vật liệu đầu vào cho phần tửthép 54

So sánh lực tới hạn giữa thực nghiệm và mô phỏng 61

So sánh biến dạng trượt giữa thực nghiệm và mô phỏng 62

Chương 1Giới thiệu

1.1 Giới thiệu kết cấu liên hợp thép - bê tông

Thép và bê tông là hai vật liệu có đặc tính khác nhau, trong đó bê tông làmviệc hiệu quả khi chịu nén và thép ngược lại khi chịu kéo Kết cấu thép có độmảnh cao và dé mất ổn định, trong khi bê tông lại có độ cứng hình học lớn vàgiảm thiểu nguy cơ mất ổn định của kết cấu Hơn nữa bê tông còn có kha năngchong ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao Việc kết hợp giữa thép và bê tông cốtthép tạo thành một kết cấu liên hợp sẽ dẫn đến tận dụng tối đa khả năng làmviệc của mỗi loại vật liệu thành phần

NETHERCOT và JOHNSON [13] đã chỉ ra rằng kết cấu liên hợp có độ cứng va độdai cao hơn so với kết cấu thép hoặc bê tông truyền thống Diều này thuận lợitrong việc thiết kế các công trình có kiến trúc phức tạp Ngoài ra kết cấu liênhợp có thời gian thi công nhanh do phần lớn công tác chế tạo được làm trongnhà xưởng dẫn đến tiết kiệm về mặt kinh tế

Trong thực tế xây dựng đã có nhiều công trình sử dụng kết cấu liên hợp changhạn như tòa nhà 35 tang Major Bank ở Dallas, tòa nhà Atlantic Centre Projectở Atlanta, cầu vượt sông Lech ở Schongau - Đức, cầu vượt đường cao tốc ở phía

đông cảng Darling - Sydney (Hình 1.1) Và khi nghiên cứu này đang được

thực hiện thì các cầu vượt ngã tư hàng xanh, cầu vượt Lăng Cha cả và gần đây

nhất là cầu vượt ngã tư Cây Gõ ở Tp HCM đã được khánh thành và đưa vào sử

dụng (Hình 1.2)

HÌNH 1.1: Cầu vượt sông Lech ở Schongau-Đức (trái) và Cầu vượt đường cao tốc,

phía đông cảng Darling-Sydney (phải)

|

x

Trong kết cấu liên hợp liên kết cắt (shear connector) đóng vai trong quan trọngtrong việc truyền lực từ thép sang bê tông và ngược lại Hình 1.3 minh hoạ liênkết kháng cắt được ứng dụng cho các dầm liên hợp với thép hinh tiết diện I vahộp.

Trong thực tế xây dựng liên kết đỉnh mũ (headed stud) đã được ứng dụng đầutiên vào những thập niên 1950, sau đó đã có nhiều dạng liên kết kháng cắt đãđược phát triển với cấu tạo hình dáng, kích thước khác nhau trong đó dạng liênkết perfobond được giới thiệu bởi LEONHARDT [14] có ưu điểm vượt trội hơn sovới dạng chốt về khả năng kháng cắt, độ dai và biện pháp thi công.

1.2 Động lực cho nghiên cứu

Kết cấu dam liên hợp thông thường được làm từ dầm thép định hình tiết diện Ivà bản bê tông được gắn vào cánh trên của dầm Gần đây kiểu dầm liên hợp vớitiết diện T ngược đã được giới thiệu bởi công ty SSF ENGINEER [5] của Đứcvà một loạt các nghiên cứu liên quan đến dầm liên hợp có tiết diện T ngược với

bản bê tông cường độ siêu cao đã được thực hiện bởi TUE VÀ VINH [3] Cùngthực hiện song song với nghiên cứu này trong cùng một dự án, PHƯƠNG [15] đã

khảo sát ứng xử cơ học của dầm liên hợp tiết diện T ngược với liên kết khángcắt dạng perfobond Do đó, để có thể ứng dụng liên kết perfobond trong dầmT ngược, cần phải có thêm các khảo sát để hiểu rõ hơn ứng xử và đánh giá khảnăng chịu lực của liên kết Các khảo sát thực nghiệm sẽ được thực hiện với môhình nén - đẩy đơn (Single Push Out Test-SPOT)

1.3 Mục tiêu và giới hạn của đề tài

1.3.1 Mục tiêu của đề tài

e Dánh giá ứng xử tổng thể liên kết kháng cắt perfobond trong dầm liên hợptiết điện T ngược khi sử dụng thí nghiệm nén - day đơn Single Push - Out

Test (SPOT)

e Cơ chế truyền lực của liên kết, dang phá hoại của liên kết

e Mô phỏng phần tử hữu hạn và so sánh với kết quả thực nghiệm

1.3.2 Giới han của đề tài

Dạng liên kết được khảo sát là liên kết perfobond có tiết diện hở dang 2 Thựcnghiệm giới hạn ở việc khảo sát các tham số hàm lượng cốt thép trong chốt bêtông, chiều cao bản bê tông, cường độ bê tông và chiều dày liên kết

1.4 Ý nghĩa của dé tàiVới những kết quả thí nghiệm đạt được sẽ bổ sung những dữ liệu về ứng xử củadạng liên kết perfobond Bên cạnh đó tìm hiểu thêm dạng thí nghiệm mới là thínghiệm SPOT, nhằm đưa việc khảo sát những mẫu có kích thước nhỏ phan ánhgần đúng với mẫu có kích thước lớn

CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN NHƯ SAU:

e Chương l1: Trình bày về kết cấu liên hợp và động lực thực hiện đề tài

Chương 2: Giới thiệu các liên kết kháng cắt dùng trong kết cấu liên hợp,đặc biệt nhấn mạnh đến liên kết perfobond

Chương 3: Khảo sát thực nghiệm ứng xử của liên kết perfobond trong dầmliên hợp có tiết diện T ngược

Chương 4: Mô phỏng số phân tích ứng xử liên kết kháng cắt perfobondbằng phần mềm ANSYS

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

Biểu đồ biến dạng của dầm khi

chịu tải trọng

Trong vài thập niên trở lại đây, đã có nhiều dạng liên kết đã được các kỹ sư vàcác nhà khoa học nghiên cứu phát triển, một số phương pháp thí nghiệm đánhgiá khả năng làm việc của chốt cũng đã được đưa vào tiêu chuẩn sử dụng một

cách rộng rãi Nội dung trong chương này sẽ tóm tắt các vấn đề liên quan tớiliên kết kháng cắt perfobond mà sẽ được khảo sát trong đề tài này.

2.2 Dam liên hợp bê tông thép

2.2.1 Cấu tạo của dam liên hợp

2.2.1.1 Cách thiết kế truyền thống

Cấu tạo dầm liên hợp gồm có dầm thép được làm từ thép định hình hay théptổ hợp hàn có tiết diện I, H liên kết với bản bê tông bằng liên kết kháng cắt.Bản bê tông cốt thép được đặt trên bản cánh đầm thép có khả năng chịu ứngsuất nén và dầm thép thì chịu ứng suất kéo, trong một số trường hợp để tránhcho dầm thép bị ăn mòn và rỉ sét có thể bọc bê tông xung quanh dầm Việctính toán, thiết kế cho dầm liên hợp có thé phân làm hai loại là dam đơn giảnvà dam liên tục Trong dầm liên hợp thường dùng các dạng liên kết kháng cắtnhư là liên kết đỉnh mũ (headed stud), liên kết dạng khối có tiết diện T, C hayliên kết perfobond Hình 2.2 minh hoạ cau tạo dam liên hợp truyền thống

| Bản bê tông

| Cết thép

Liên kết

perfobondBản cánh

2.2.1.2 Tiết diện dam chữ T ngược

Dầm liên hợp không chỉ được ứng dụng cho tiết diện I, H mà còn dùng cho tiếtdiện T ngược (Hình 2.3) Diểm chú ý của dầm T ngược khả năng chịu được tảitrọng cao, tiết kiệm về mặt kinh tế, có cấu tạo hình dáng đa dạng khi được kếthợp với bê tông thể hiện trong Hình 2.4

-HÌNH 2.4: Các dạng dam liên hợp tiết diện T ngược được đặt trong bê tông [3]

2.2.1.3 Ứng xử chung của dầm liên hợpTrong dầm liên hợp luôn tồn tại sự trượt tương đối giữa dầm thép và bản bêtông Sự trượt tương đối này phụ thuộc vào mức độ tải trọng tác dụng:

e Khi tải trọng nhỏ, dim thép va bản bê tông làm việc đàn hồi Ứng suất và

biến dạng của kết câu là tuyến tính có liên kết giữa thép và bê tông chịuứng suất cắt bé, không có sự trượt giữa dầm thép và bản bê tông

e Tải trọng tiếp tục tăng, ứng suất cắt tăng làm tăng biến dạng của liên kếtdẫn đến làm tăng biến dạng tổng thể của dầm, sự trượt giữa dầm thép và

bản bê tông là bé.e Và khi tiếp tục tăng tải đầm thép đạt đến giới hạn chảy, khối ứng suất dẻo

sẽ phát triển trên toàn bộ tiết diện dầm thép, sự trượt giữa dầm thép vàbản bê tông lớn gây ra ứng suất lớn làm bề mặt bản bê tông bị phá hoại

Vì vậy vai trò của liên kết kháng cắt được thể hiện rõ trong kết cấu dầm liênhợp chẳng hạn như ngoài việc hạn chế sự trượt còn làm tăng khả năng chịu lựccho kết cấu được thể hiện chi tiết trong mục tiếp theo 2.3

2.3 Liên kết kháng cắt trong kết câu dam liên hợp

Trong dầm liên hợp khi có liên kết kháng cắt dầm thép và bản bê tông làm việcđồng thời Hiệu quả kháng trượt của liên kết phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:số lượng và vi trí của liên kết được bố trí, khả năng chịu lực của một liên kếtcũng như ứng xử iực-trượt tương đối của loại liên kết

Khi dầm làm việc ở giai đoạn đàn hồi thì sự phân bố lực cắt dọc tại mặt tiếpxúc là tuyến tính Lực cắt phân bố đều lên các liên kết trong suốt nhịp làm việccủa dầm Khi vật liệu làm việc trong giai đoạn chảy dẻo, thì các liên kết khángcắt ở phía đầu dầm sẽ chịu lực cắt lớn hơn so với các vùng khác và bị phá huỷtrước Hình 2.5thể hiện sự phân bố lực cắt dọc tác dụng lên liên kết kháng cắttrong giai đoạn đàn hồi và trong giai đoạn dẻo

Trong dầm liên hợp kiên kết kháng cắt được đặt tại vị trí tiếp xúc giữa dầmthép va bản bê tông, với dam liên hợp truyền thống có tiết diện I hay H thì liênkết được hàn vào bản cánh trên của dầm Liên kết có thể bố trí liên tục haygián đoạn trên suốt chiều dài của dầm Với liên kết kháng cắt đỉnh mũ (headedstud) thường dùng cho đầm có tiết diện I hay H, tuy nhiên liên kết perfobondcó nhiều thuận lợi khi dùng dầm có tiết diện T, bởi liên kết perfobond có thể

yay q ^ qZg.ưv:E:Xx¬.¬ ⁄“^¬~^~^“^¬~¬~¬ a-aaa ¬>>>>>x¬

——— q = 0,7 times the plastic failure load - q = 0,98 times the plastic failure load

HÌNH 2.5: Sự phân bố lực cắt dọc của một nửa dầm ở giai đoạn đàn hồi (a) va giai

đoạn đẻo (a) [4]

được tạo trực tiếp từ ban bụng của dam dẫn đến tiết kiệm về thời gian và kinh

tOr

2.4 Liên kết khang cắt perfobond

2.4.1 Giới thiệu liên kết perfobond

Perfobond là tam thép có khoét lỗ với số lượng lỗ giới hạn được hàn vào bản cánhcủa dầm thép, perfobond có hình dáng đa dạng nhưng có thể phân thành 02dạng là perfobond tiết điện kín và perfobond có tiết diện hở (Hình 2.6) Nguyênlý làm việc của liên kết perfobond là khi bê tông được đổ vào khuôn sẽ lắp đầycác lỗ liên kết đến khi đông cứng sẽ tạo thành những “chốt bê tông” có khả năngkháng cắt Hơn nữa trong chốt bê tông còn được bồ trí thêm cốt thép để tăngkhả năng kháng cắt và độ dai cho liên kết (Hình 2.7)

Trong thực tế perfobond dạng kín gặp nhiều khó khăn khi lắp đặt cốt thép, theođó nó phải được xuyên qua lỗ và rất bất tiện khi có nhiều dải perfobond đặtgần nhau Perfobond dạng mở đã khắc phục được van đề này, HEGGER.J VÀSABIN RAUCHER [10] đã giới thiệu perpobond mở có dạng hình hoc (profile)

® e ® e@ @ Ằ® © O'OOoOOoollööOOO OO|

(b) (c)(a)

a =< án NỔ SS Sle cám cần

(d) (©) (f)

HÌNH 2.6: Perfobond tiết diện kín (a),(b) va perfobond tiết diện hở (c),(đ),(e),(Ð

được thiết kế đối xứng kiểu chữ © để có thể chế tạo dễ dàng và tiết kiệm vậtliệu tối đa Hình 2.8 minh hoạ quá trình gia công cắt tấm perpobond bằng máycắt Plasma, theo đó với một đường cắt trên một tấm thép có thể tạo thành 2tấm perfobond

Aebar shear torcasZ A Z Z

án với tác giả Trên thực tế loại dam T ngược đang được ứng dụng rộng rãi tạiĐức sản phẩm thương mại hoá được biết đến với tên VFT-WIB [5] Sản phẩmnày được sản xuất tại nhà máy sau đó vận chuyển và lắp đặt tại công trường

(Hình 2.9)

2.4.2 Liên kết perfobond trong dầm liên hợp tiết diện I và T

Về cấu tạo dầm liên hợp tiết diện I và T đều gồm có bản bê tông, dầm thép, liênkết perfobond và cốt thép xuyên qua chốt bê tông Đối với dam I khi chịu tảitrọng tác dụng phần cánh trên của dầm có thể chịu nén cùng với bản bê tôngcòn cánh dưới chịu kéo với trường hợp khi dầm sử dụng bê tông cường độ caothì bản bê tông đã đủ chịu nén dẫn đến thừa khả năng chịu nén của cánh trênvà thiếu khả năng chịu kéo của cánh dưới

Với ý tưởng đó PHƯƠNG [15] đã khảo sát sự làm việc của dầm liên hợp có tiếtdiện T ngược khi sử dụng bê tông thường, kết quả cho thay dầm có kha năngchịu tải lớn hơn so với dam I có cùng tiết diện và dang phá hoại của dầm xảyra 6 bản bê tông và dầm thép, khảo sát cho thấy không có hiện tượng bản bê

tông bị xuyên thủng khi chịu tải trọng

HÌNH 2.10: Hình dạng mẫu thí nghiệm

Đề tài khảo sát ứng xử của liên kết perfobond dùng trong các trường hợp củadầm T ngược với mẫu thí nghiệm được thiết kế sao cho bản bê tông không tiếpxúc trực tiếp với thép tấm điều này phù hợp với sự làm việc của dầm thép Tngược được trình bày trong Hình 2.10.

2.5 Ung xử của liên kết kháng cắtBiểu đồ quan hệ giữa lực và biến dạng trượt thể hiện ứng xử của lién kết khángcắt Theo đó độ lớn của lực cắt phụ thuộc vào độ lớn của tải trọng tác dụng lêndầm Khi tải trọng còn nhỏ, lực cắt là tuyến tính, ứng suất cắt tăng dần từ điểma đến điểm d (Hình 2.11a) Khi tải trọng tăng dần, tiết diện dầm thép bắt đầuchảy dẻo từ điểm d đến đểm b, liên kết vẫn còn chịu cắt (Hình 2.11b) Tiếp tụctăng tải, tiết diện chảy dẻo phát triển từ điểm b đến điểm a dầm bị phá hoạikhả năng kháng cắt của liên kết không còn (Hình 2.11e)

= a SH TÊN SIM: NÊ: ›IN /lẾ- Nết AM, i ALoad on shear connector

À P (shear) p

slip

a) Ductile connector b) Non ductile connector

HÌNH 2.12: Liên kết kháng cắt đạt về độ dai (a) và liên kết kháng cắt không đạt về

độ dai [4]

Khi đạt đến tải trọng tới hạn, khớp dẻo sẽ hình thành, liên kết bị bién dạngnhưng vẫn chịu được lực cắt trước khi bị phá hoại hoàn toàn Do đó theo EC4 [4]yêu cầu liên kết kháng cắt phải có quá trình biến dạng dẻo kéo dài, nghĩa là liênkết phải có độ dai nhất định Hình 2.12 giải thích ứng xử luc-bién dạng trượtcủa liên kết kháng cắt dai (6,> 6mm) và giòn Khả năng kháng cắt và độ daicủa liên kết phụ thuộc vào giới hạn chảy của thép tấm làm liên kết, cường độbê tông cũng như kích thước hình học của mỗi thành phần trong liên kết

2.6 Cơ chế truyền lực và mô hình phá hoại liên kết

kháng cắt

2.6.1 Co chế truyền lực

Cơ chế truyền lực trong liên kết perfobond được KRAUS VÀ WURZER [6] giảithích ở Hình 2.13 Theo đó, khi dầm chịu uốn thì phát sinh lực nén lên bản bêtông và làm cho nó dịch chuyển về phía đầu dầm Tấm thép perfobond ngăn candịch sự dịch chuyển này và tác dụng phản lực lên chốt bê tông từ đó hình thànhcác vùng ứng suất khác nhau Trang thái ứng suất của Vùng A gần như chịunến trong khi đó vùng B vừa chịu nén và kéo, điều này dẫn đến chốt bê tông cóxu hướng bị tách thành hai phần về hai phía vuông góc với tấm perfobond

HÌNH 2.13: Co chế truyền lực trong chốt bê tông theo Kraus và Wurzer |6]

2.6.2 Mô hình phá hoại của liên kết

LEONHARDT [14] cho rằng cường độ bê tông là yếu tố chính ảnh hưởng đến khanăng kháng cắt của liên kết perfobond, vì vậy dạng phá hoại của liên kết dạngperfobond thường xảy ra ở bê tông Theo HAUKE [7] liên kết perfobond có bốndạng phá hoại chính như sau:

Dạng một: chốt bê tông bị phá hoại do lực cắt (Hình 2.14a)

Dang hai: bê tông xung quanh liên kết bị phá hoại (Hình 2.14)

Dang ba: bê tông và liên kết bi tách thành hai phần (Hình 2.14c)

Dạng bốn: liên kết bị phá hoại do thép chảy dẻo (Hình 2.14d).Trong khi đó, USHIJIMA VA CONG SỰ [8] đã khảo sát sự thay đổi của chiều dayliên kết từ 8mm đến 22mm và nhận thấy rằng, với liên kết có chiều dày 8mm thìsự phá hoại xảy ra trong chốt bê tông do tải trọng tập trung trong vùng có bêtông chịu nén ít làm tăng ứng suất kéo, vết nứt phát triển dọc theo chiều liênkết, chốt bê tông bị phá hoại do chịu kéo Với liên kết có chiều dày lớn thì vùngbê tông chịu nén tăng có sự phân bố lực cắt trong chốt bê tông phá hoại chủyêu do chốt bê tông chịu cắt Hình 2.15 giải thích dạng phá hoại của liên kết

perfobond

r——— “GF Ly

oo ¬

HÌNH 2.14: Dạng phá hoại của liên kết perfobond [7|

Shearing force Shearing force

SteelSteel strip:

“ - \~ Shear failureTension failure

a) Specimen with thin strip b) Specimen with thick strip

HÌNH 2.15: Dang phá hoại của liên kết perfobond [8]

2.7 Mô hình dự đoán khả năng kháng cắt của liên

kết perfobondViệc tính toán khả năng kháng cắt của liên kết dạng định mũ đã được đề cậptrong EuroCode4 [4], còn với các dạng liên kết perfobond thì tiêu chuẩn nàychưa nêu ra cách tính hay các chỉ dẫn cụ thể Trong thực tế xây dựng, việc xácđịnh khả năng làm việc của bất kỳ dạng liên kết ngoài đỉnh mũ vẫn được thựchiện thông qua thí nghiệm nén day (Push-Out Test) Một số tác giả đã tổng kếtcác nghiên cứu và đưa ra các công thức thực nhiệm như sau:

LEONHARDT [14] đề nghị công thức tinh khả năng kháng cắt của một chốt bêtông theo phương trình 2.1:

Theo OGUEJIOFOR VÀ HOSAIN [16] khả năng kháng cắt của liên kết perfobondchịu ảnh hưởng bởi 04 thành phần thể hiện trong công thức 2.2 bao gồm: cườngđộ chịu nén của bê tông phía trước liên kết, hình dáng chốt bê tông, cường độchịu nén bản bê tông và diện tích cốt thép trong bản bê tông.

du = Pinsctschek + (B2Aca + 83A„)A/ƒ + BaAtr fy (2.2)Trong đó: h„¿- chiều cao của liên kết, ts - chiều dày của liên kết, f.,- cường độchịu nén của bê tông, n- số lượng lỗ perfobond, d- đường kính lỗ, A;,- diện tíchcốt thép xuyên qua lỗ, f,- giới hạn chảy của cốt thép, A.g=nmd?/4- Diện tíchchịu cắt bê trong chốt liên kết, 4„„- Diện tích chịu cắt dọc của bản bê tông

Các hệ số được xác định bằng phương pháp hồi quy tuyến tính và có giá trị nhưsau: 6, =0, 82 = 3,655, 63 = 0,590, 84 = 1,233 Như vậy biểu thức 2.2 trở thành:

du = 0,590 Ace for + 2, S71nd \/ fer + 1, 233Atr fy (2.3)

Cac tác giả trên đã thực hiện thí nghiệm nhiều mẫu va kết hop mô phỏng đểđiều chỉnh và đưa ra công thức dự đoán khả năng chịu lực tới hạn của một liênkết perfobond được biểu diễn ở phương trình 2.4 như sau:

du = 4,4(hsefsefepy + (3, 30nd? + 0, 01.44) V fer +9, 91A fy (2.4)

VERISSIMO VA CONG SỰ [17] đã thực hiện khảo sát thực nghiệm với số lượnglớn các mẫu và dạng liên kết Crestbond (dạng liên kết perfobond tiết diện hở).Các tác giả này đã đề xuất công thức tính khả năng kháng cắt của liên kết dựatrên công thức 2.3 của OGUEJIOFOR và có xét tỷ số giữa diện tích cốt thép phânbố trong sàn và diện tích sàn cũng như xét đến tỷ số quan hệ giữa chiều caoliên kết và chiều cao sàn bê tông Công thức của VERISSIMO được biểu diễn bởibiểu thức 2.6 như sau:

du = By 1h, 1u.fi + Bond? y/ fe + B3Acer/ fe + a(S) (2.5)

Trong đó: h„- chiều cao ban bê tông

Dựa trên phân tích hồi quy tuyến tính tác giả xác định được các hệ số /đị=4, 044,đạ—2, 369, 24—0,157, B4=31,85 x 108 công thức ?? trở thành:

MEDBERRY VÀ SHAHROOZ [18] dựa trên công thức thực nghiệm của

OGUEJIO-FOR đưa ra khả năng kháng cắt của liên kết perfobond như sau:

d

du = 0,747bhvV/ fo + 0,413brL„ +0,9Aƒf„ + 1, 66nz(2)? (2.8)Với b: Chiều cao bản bê tông (mm), h: Khoảng cách từ phần cuối của liên kếtđến phan sau cùng của sàn (mm), by: chiều rộng cánh dầm (mm), Z„: chiều dàiphần tiếp xúc giữa bê tông và cánh đầm thép (mm)

SUNG HOON KIM VA CONG SỰ [19] cũng đề xuất công thức tính khả năng khángcắt của liên kết dựa trên công thức của OGUEJIOFOR

du = 0,144 Ace fe + 0,930 fy + 3, 869nđ° V/ ƒ, (2.9)

JIN HEE AHN VÀ CONG SỰ [20] cũng dựa trên công thức của OGUEJIOFOR đã

đề xuất công thức:

du = 3, 14 Ace fe +1,21Ay-fy +3, 7one( 5)? Te (2.10)

TUỆ VÀ VINH [3] đã khảo sát một series các mẫu thí nghiệm perfobond đóng

và mở đồng thời kết hợp với mô phỏng số đề nghị công thức áp dụng cho trườnghợp bê tông cường độ siêu cao:

du = 3,4579nbod\/ fe + 1, 1259Ar fyr + 0,4054A,rf +0,2296ntsebfya — (2.11)

Với n: số chốt bê tông trong liên kết, b¿ = ở: đường kính của lỗ (mm), tse: Chiều

dày tấm thép liên kết (mm), d = \/4#2 + ¢, fe: cường độ chịu nén của bê tông

(MPa), fyr; fya: cường độ chảy dẻo của thép cốt thép và thép kết cấu (MPa),A,, A,f: Diện tích mặt cắt ngang cốt thép đặt trong lỗ liên kết và đặt trong bêtông (mm?)

2.8 Kết luận

Trong thực tế có rất nhiều dạng liên kết kháng cắt đã được sử dụng, trong đó cóliên kết perfobond đây là dạng liên kết được nghiên cứu từ rất sớm và đã đượcứng dụng nhiều trên thế giới nhưng ở tại Việt Nam chưa được ứng dụng vì chưacó dữ liệu đầy đủ cho thiết kế Dạng liên kết này có những ưu điểm vượt trộihơn so với liên kết dạng đinh tán như sản xuất với quy mô lớn với hình dáng vàkích thước khác nhau, được hàn dễ dàng không cần thiết bị hàn đặc biệt có thểthực hiện tại công trường hay tai nhà xưởng, kha năng chịu tai trong cao, ứngxử kháng mỏi tốt hơn liên kết định mũ được ứng dụng thích hợp các dạng tiếtđiện dầm liên hợp

Trong giới hạn của đề tài chỉ khảo sát thực nghiệm một số tham số ảnh hưởngđến ứng xử của liên kết perfobond bằng thí nghiệm nén - đẩy đơn Single Push

Out Test (SPOT) và thực hiện mô phỏng theo phương pháp phan tử hữu hạnvới mục tiêu đánh giá sự làm việc của liên kết trong kết cấu liên hợp Cuối cùngđề xuất công thức tính khả năng kháng cắt cho liên kết perfobond dựa vào kết

quả thực nghiệm đạt được

Chương 3Khao sát thực nghiệm

3.1 Giới thiệu

Mục tiêu khảo sát thực nghiệm đánh giá ứng xử của liên kết perfobond thôngqua xác định khả năng kháng cắt, độ dai và dạng phá hoại của liên kết khi thayđổi hàm lượng cốt thép trong chốt bê tông, chiều cao bản bê tông, cường độ bêtông và chiều dày liên kết

Theo EUROCODE 4 [4] có hướng dẫn thí nghiệm Push Out Test (POT) (Hình

3.1a) để xác định khả năng kháng cắt của liên kết với cấu tạo mau thí nghiệmgồm có dam thép, bản bê tông và liên kết kháng cắt Thí nghiệm thường dùngcho những mẫu dầm có tiết diện đối xứng như I, H với hai bản bê tông giốngnhau được đặt đối xứng nhau Dưới tác dụng của lực nén làm cho dam thép dichuyển gây ra sự trượt tương đối giữa dầm thép và bản bê tông khi đó khả năngkháng cắt của một chốt liên kết được xác định bằng giá trị trung bình

Đối với những mẫu dầm có tiết diện không đối xứng như tiết diện T sử dụngthí nghiệm nén - day đơn Single Push Out Test (SPOT) đây là dạng thí nghiệmmới được nghiên cứu trong thời gian gần đây, thí nghiệm dựa trên sự làm việc

của khung thép với nguyên lý làm việc là mẫu thí nghiệm được 4p vào khung

thép, một đầu khung được giữ cô định nhờ vào những thanh thép trong bản bêtong, đầu còn lại của khung chịu tác dung của lực kéo day khung di chuyển lên

trên, từ đó gây ra lực cắt dọc và biến dạng trượt giữa dầm thép và bản bê tông.Hình 3.1b minh hoạ thí nghiệm SPOT.

Su khác nhau giữa mô hình thí nghiệm SPOT và POT:

e Thí nghiệm SPOT bản bê tông được bố trí đơn trong khi POT cần phải

có 02 bản bê tông bố trí đối xứng nhau

e Với SPOT bản bê tông chịu trực tiếp tải trọng tác dụng trong khi POTdầm thép chịu tải trọng

e Khả năng kháng cắt của một chốt bê tông trong SPOT được xác định hoàntoàn trong khi POT được lấy theo giá trị trung bình

e Ngoài ra khi chịu tai trong tác dụng, bản bê tông trong thí nghiệm SPOTcòn chịu lực cắt vuông góc với trục dầm còn POT không chịu lực cắt vuônggóc với trục dầm

Điều này cho thay mô hình thí nghiệm SPOT phản ánh gần đúng hơn sự làmviệc của dầm so với thí nghiệm POT

PHÌNH 3.1: Thi nghiệm POT (a) [9] và thí nghiệm SPOT (b) [10]

Theo nghiên cứu MARIA ISABEL BRITO VALENTE [11]tru6ng dai hoc Minho,

Bồ Dao Nha đã khảo sát ứng xử của liên kết dạng chốt dựa trên mô hình thínghiệm SPOT còn với SABINE RAUSCHER [10| khảo sát ứng xử của liên kết

perfobond khi dùng bê tông cường độ siêu cao Hình 3.2 thể hiện mô hình thínghiệm đã được nghiên cứu.

HÌNH 3.2: Thí nghiệm SPOT của trường đại học Minho, Bồ Dao Nha (trái) [11] va

thí nghiệm của trường đại học RWTH Aachen, Đức (phải) [10]

Đề tài khảo sát ứng xử của liên kết perobond hở dùng trong dầm liên hợp có tiếtdiện T ngược khi sử dụng bê tông thường có cường độ từ 33MPa đến 41MPa,với những điều kiện hiện có của phòng thí nghiệm mô hình của đề tài khác vớinhững nghiên cứu trước là khung thép được đặt theo phương ngang hoạt độngnhờ vào bệ đỡ khung Với những nghiên cứu trước thì khung thép dùng cho cácmẫu có chiều cao bản bê tông cố định, còn với khung thép của đề tài có thểdùng với các mẫu có chiều cao bản bê tông khác nhau hoạt động nhờ vào thanhchặn được điều chỉnh bởi bulong ¿20 được trình bày ở Hình 3.3

34.2 Mau thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm LAS 516 Công ty Hoàng Vinhgồm có 15 mẫu chia đều cho 05 nhóm với các tham số khảo sát bao gồm chiềucao bản bê tông, hàm lượng cốt thép trong chốt bê tông, cường độ bê tông vàkích thước liên kết được nêu chi tiết trong bang 3.1

Thanh chan dùng bulong

Ø2) điều chỉnh

HÌNH 3.3: Khung thép được đặt theo phương ngang và có thanh chặn thích hợp cho

từng chiều cao bản bê tông

BANG 3.1: Chi tiết các nhóm mẫuKý hiệu Cường độ bê tông ƒ (MPa) h;(mm) ts(mm) mn Loại perfobond

51 33, 77 90 8 2 AS2 33, 77 90 8 1 A53 33, 77 120 8 2 B54 41,0 120 8 2 BS5 41,0 120 2 2 B

h„: Chiều cao bản bê tông (mm)ts: Chiều dày liên kết (mm)n: Số lượng cốt thép 612 trong chốt bê tông

Bản bê tông dùng chung cho các mẫu có cùng kích thước chiều dài, chiều rộnglà 400mm với chiều cao bản bê tông được khảo sát là 90mm và 120mm Liên kếtperfobond dùng trong thực nghiệm có dang 2 với diện tích mặt cắt ngang củamột chốt bê tông là 4490mm? được dùng chung cho các nhóm mẫu Việc khảosát kích thước perfobond ứng với từng chiều cao bản bê tông Bản bê tông cao

90mm ứng với perfobond loại A và bản bê tông cao 120mm ứng với perfobond

loại B Hình dáng, kích thước perfobond thể hiện ở hình 3.4

Cường độ bê tông dùng trong thí nghiệm có cường độ chịu nén f, = 33,7M Pa

và ƒ„ = 4LA Pa Cốt thép xuyên qua chốt bê tông dùng thép 412 với sự thay đổi

F LT] | |

hàm lượng cốt thép trong chốt 1¿12 và 2612, ngoài ra còn bố trí thêm các cốtthép nằm ngoài chốt bê tông có đường kính ¿8 để hạn chế nứt trên bề mặt bảnbê tông Liên kết perfobond có chiều dài L = 340mm được đặt nằm trong bản bêtông có chiều dài L = 400mm với vị trí mặt trước của perfobond được đặt bằngmặt với bản bê tông, perfobond có chiều cao ngập trong bê tông là 70mm đốivới bản dày 90mm và 100mm đối với bản dày 120mm Chỉ tiết các nhóm mẫuS1, 52, 93, $4, $5 thể hiện ở Hình 3.5 và Hình 3.6

400400

les 50, 130 50, 105 |

11 1 x 1

180400

HÌNH 3.5: Chi tiết nhóm mẫu S1, $2, S3

3.3 Vật liệu thí nghiệm

Vật liệu bê tông và thép dùng trong thí nghiệm là những vật liệu được dùng

thông dụng tại địa phương như ximăng dùng loại ximăng PCð0, dùng cát hạt

HÌNH 3.6: Chi tiết nhóm mau S4, S5

to và đá xanh loại 10 x 20, phụ gia siêu dẻo với hàm lượng bằng 1% khối lượngxi măng để tạo hỗn hợp bê tông Dùng thí nghiệm nén mẫu bê tông có kíchthước 150 x 150 x 150 để xác định cường chịu nén của bê tông Các nhóm mẫu

S1,52,5S3 có cường độ chịu nén ƒ„ = 33,7M Pa và nhóm mẫu $4, $5 có cường độ

Do thi Ủng suat-Bien dang

Ung suat-Stress [MP a]

0 kì 10

HÌNH 3.7: Biểu đồ ứng suất và biến dang của thép tam perfobond

BANG 3.2: Thành phần cấp phối bê tông (tính cho 1m?)

Thành phần Don vị f.(B20) ƒ.(B40)Ximăng Sài Gon(PC50) kg 370 410

BANG 3.4: Đặc trưng vat liệu thépThông số kỹ thuật Thép thanh (Việt Nhật) “Thép hình C73Giới hạn chảy ƒ„ (MPa) 330 370Giới hạn bền ƒ, (MPa) 900 450Modul đàn hồi E (MPa) 200 x 10° 200 x 10”Biến dang dẻo c„(%o) 1,8 1,83.4 Mô hình thí nghiệm Single Push Out Test (SPOT)

Thí nghiệm SPOT gồm các phần sau: Bản bê tông (a), dầm thép T (b), khungthép (c), bệ dé khung (d), 02 thanh thép ¿32 (e) để kéo khung, bản thép tấm(Ö được hàn với 3218, kích thuỷ lực (g) và cảm biến lực (load cell) (h), hệ dâyjack kết nối máy tính thu dữ liệu (i) thể hiện ở Hình 3.8

Bản bê tông (a) và dầm thép T (b) liên kết với nhau thông qua liên kết khángcắt perfobond được minh hoạ ở Hình 3.9, dầm thép T được tạo thành từ bảnthép 160 x 440 x 10 han trực tiếp với liên kết perfobond và bản bê tông đượcthiết kế để không tiếp xúc trực tiếp với bản thép khi làm việc nêu chi tiết Hình3.10.

Khung thép (c) được tạo thành từ những thanh thép hình được hàn với nhau

được cho trong Hình 3.11