khảo sát ứng xử chịu cắt của liên kết perfobond dạng mở được sử dụng trong dầm liên hợp bê tông - thép

khảo sát ứng xử chịu cắt của liên kết perfobond dạng mở được sử dụng trong dầm liên hợp bê tông - thép

1 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1-Giới thiệu chung kết cấu liên hợp bê tơng-thép Kết cấu liên hợp bê tơng-thép (composite construction) kết hợp bê tơng - thép kết cấu cốt thép thành thể thống làm việc đồng thời với nhau1. Nó nghiên cứu ứng dụng giới năm đầu thập niên 1920, sử dụng rộng rãi xây dựng cơng trình dân dụng, cơng nghiệp hạ tầng giao thơng. Sử dụng kết cấu liên hợp khơng tăng khả chịu lực, độ cứng, độ dai kết cấu mà bảo đảm yếu tố kiến trúc, kinh tế, tính ứng dụng cao. Kết cấu liên hợp có nhiều ưu điểm so với kết cấu bê tơng cốt thép truyền thống giảm kích thước dầm có nhịp lớn, sàn mỏng, có thời gian thi cơng nhanh tiết kiệm chi phí, sớm đưa cơng trình vào sử dụng. So với kết cấu thép thơng thường, kết cấu liên hợp giảm nguy gây bất ổn định. Việc nghiên cứu ứng dụng phát triển kết cấu liên hợp nhiều quốc gia quan tâm, giới Việt Nam có cơng trình sử dụng kết cấu liên hợp ưu điểm có độ cứng hình học lớn khả chịu lực cao so với kết cấu bê tơng cốt thép thơng thường. Chẳng hạn tòa nhà Major Bank cao 35 tầng thành phố Dallas bang Texas, trụ sở Citibank Duisburg - Đức. Ở Việt nam cơng trình sử dụng kết cấu bê tơng thép điển hình trung tâm thương mại Diamond Plaza tọa lạc trung tâm Tp HCM. Gần cơng trình cầu vượt thi cơng Hà nội sử dụng kết cấu liên hợp, luận văn thực nhà thầu Freyssiness Pháp Từ sau gọi ngắn gọn kết cấu liên hợp tiến hành sửa chữa nhịp dầm thép cầu Bình Phước - Tp HCM. Giải pháp biện pháp gia cường sử dụng kết cấu liên hợp bê tơng thép. Một cơng trình điển hình cho ứng dụng thành cơng kết cấu liên hợp cơng trình Millennium Tower cao 55 tầng (hình 1.1), với chiều cao cơng trình 202m. Cơng trình thi cơng hồn thành với thời gian kỷ lục vòng tháng [1]. a)Tồn cảnh cơng trình b) Mặt dầm sàn Hình 1.1: Cơng trình Millennium Tower, Tp Viên, Áo Khơng sử dụng cơng trình nhà, kết cấu liên hợp sử dụng rộng rãi việc xây dựng cơng trình cầu vượt nhịp lớn, gần nút giao thơng Hàng xanh-Tp HCM thức hợp long, cơng trình sử dựng kết cấu liên hợp để rút ngắn thời gian thi cơng. Hình 1.2: Thi cơng nút cầu vượt Hàng xanh – Tp HCM 1.2- Động lực cho nghiên cứu Trong hệ kết cấu liên hợp bao gồm 03 thành phần bản: Kết cấu thép, kết cấu bê tơng cốt thép chi tiết liên kết hai phần bê tơng thép. Hai phần bê tơng thép đóng vai trò khối chịu tải trọng tác tộng từ bên ngồi. Liên kết (shear connector) đóng vai trò truyền lực hai khối đảm bảo chúng làm việc đồng thời. Trong thực tế thiết kế xây dựng cơng trình nay, chi tiêt liên kết dạng đinh (headed sud) sử dụng phổ biến cho loại kết cấu. Hình 1.3. minh họa kết cấu dầm vượt nhịp lớn có sử dụng liên kết đinh. Hình 1.3: Dầm cầu thi cơng liên kết dạng đinh Trong q trình sử dụng liên kết đinh mũ (head stud connector) xuất số bất lợi chẳng hạn u cầu thiết bị hàn thi cơng trường. Vật liệu thép cho liên kết đinh tán bắt buộc phải có cường độ cao thép kết cấu, điều dẫn đến khó khăn nhiều nơi chưa thể tự sản xuất loại thép này. Những điều thơi thúc kỹ sư nhà nghiên cứu tìm kiếm giải pháp thay cho liên kết đinh mũ. Dạng liên kết perfobond giải pháp thay cho liên kết kiểu đinh mũ sử dụng kết cấu dầm, perfobond đề nghị LEONHARDT cộng từ thập niên 80 [2], đến nhận quan tâm giới kỹ sư cơng trình nhà nghiên cứu. Sản phầm dầm liên hợp VFT-WIB [3] cơng ty SSS Engineer (Đức) đưa vào ứng dụng liên kết perfobond cho dầm vượt nhịp độ lớn. Hiện sử dụng số quốc gia giới. Theo dầm cầu chế tạo dầm thép tiết diện I hay T ngược liên kết perfobond hình dạng mở cắt trực tiếp từ bụng dầm thép hàn vào cánh dầm hình 1.4a, điều dẫn đến thuận lợi cho việc lắp đặt cốt thép tương đối dễ dàng hình 1.4b. a)Dầm cầu sau cắt b) Lắp đặt cốt thép Hình 1.4: Dầm cầu thi cơng liên kết dạng perfobond Năm 1999, cầu vượt sơng Lech Schongau Đức (hình 1.5) sử dụng liên kết perfobond cho dầm liên hợp, với nhịp cầu 27+30+26m. Theo đó, cầu có tổng chiều dài 83m dài, hạng mục cơng trình hồn thành vòng tháng. Hình 1.5: Cầu vượt sơng Lech Schongau Đức [3] Trong thực hành thiết kế kết cấu liên hợp, tiêu chuẩn Eurocode (EC4) sử dụng phổ biến rộng rãi giới, nhiên EC4 trình bày dẫn tính tốn thiết kế thí nghiệm cho liên kết chống cắt kiểu đinh mũ. Các loại liên kết khác gần chưa đề cập cách cụ thể. Từ thực tế ứng dụng nước có ngành cơng nghiệp xây dựng phát triển đặc biệt tình hình ứng dụng kết cấu liên hợp nước, việc tìm loại liên kết thay cho đinh mũ nhu cần cần thiết tất loại liên kết đinh mũ chưa thể sản xuất Việt nam. Chọn lựa loại perfobond thích hợp khảo sát khả chịu lực để ứng dụng cơng trình mà khơng phải nhập liên kết đinh mũ động lực thúc đẩy cho nghiên cứu này. Ở Việt Nam nay, cơng tác nghiên cứu liên quan đến liên kết perfobond dừng lại việc tính tốn lý thuyết cho kết cấu liên hợp riêng lẻ cột dầm liên hợp, thực tế thi cơng chưa có cơng trình áp dụng khơng có liệu đầy đủ thiết kế. Xuất phát từ thực tế trên, để tạo thuận lợi cho thi cơng áp dụng cho điều kiện kinh tế nước ta, việc khảo sát khả chịu lực loại liên kết khác thật cần thiết. 1.3- Mục tiêu giới hạn đề tài Đề tài khảo sát ứng xử chịu cắt liên kết perfobond dạng mở sử dụng dầm liên hợp bê tơng - thép thực nghiên cứu này. Chương trình thí nghiệm tiến hành với thiết kế perfobond có hình dạng gần giống với chữ Ω, nhóm mẫu khác khảo sát nhằm đánh giá yếu tố liên quan đến chế truyền lực, dạng phá hoại khả chịu lực liên kết perfobond. Mỗi nhóm mẫu thí nghiệm thay đổi thơng số mục tiêu. Bên cạnh thí nghiệm, mơ hình phần tử hữu hạn ba chiều thực để mơ làm việc liên kết. Ngồi mơ số nhằm đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến sức chống cắt liên kết mà thí nghiệm chưa thực được. Liên kết perfobond khảo sát nghiên cứu áp dụng giới hạn cho loại dầm liên hợp có dầm thép định hình tiết tiện chữ I. Các giả thiết phá hoại lực cắt theo phương vng góc với trục dầm khơng xét đến. Ngồi bất ổn định dầm thép khơng đề cập đến. 1.4- Nội dung ý nghĩa đề tài 1.4.1- Nội dung nghiên cứu Với vấn đề trình bày phần trước kết cấu liên hợp, đề tài tiến hành khảo sát ứng xử liên kết, bao gồm vấn đề sau:  Tính tốn khả chịu lực cắt liên kết.  Đánh giá độ mềm liên kết.  Khảo sát dạng phá hoại liên kết gồm phá hoại thép, liên kết chống cắt, đường hàn bê tơng. 1.4.2- Ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học đề tài Trong năm gần đây, kết cấu liên hợp ngày ứng dụng Việt Nam, nhiên nghiên cứu vấn đề liên quan đến loại kết cấu chưa nhiều. Nhằm mục đích nghiên cứu loại liên kết áp dụng Việt Nam, đề tài giới thiệu liên kết chống cắt dạng perfobond sử dụng liên kết dầm sàn liên hợp. Hiện chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn cách tính tốn cho loại liên kết này, việc thực chương trình thí nghiệm giúp đánh giá xác khả chịu lực liên kết. 1.5- Phương pháp nghiên cứu Để đánh giá khả ứng xử liên kết, chương trình thí nghiệm đặt xét tới ảnh hưởng số thơng số. Các thơng số khảo sát bao gồm kích thước lỗ liên kết, hàm lượng cốt thép đặt liên kết cường độ chịu nén bê tơng. Chương trình thí nghiệm dựa theo dẫn EC4, thí nghiệm Push-out thực với nhóm mẫu khác nhằm xác định chế truyền lực độ dai liên kết. 1.6- Cấu trúc luận văn Luận văn chia làm phần sau: Chương 1: Giới thiệu nội dung, mục tiêu ý nghĩa đề tài nghiên cứu Chương 2: Trình bày tổng quan mơ hình ứng xử kết cấu liên hợp giới thiệu liên kết chống cắt perfobond. Chương 3: Trình bày nội dung chương trình thí nghiệm push out cho nhóm mẫu, từ nêu lên yếu tố ảnh hưởng đến khả chịu cắt liên kết. Chương 4: Thiết lập mơ hình phần tử hữu hạn cho thí nghiệm push out nhằm khảo sát chế truyền lực khả làm việc liên kết. Chương 5: Nêu lên kết luận nghiên cứu, đồng thời đề xuất kiến nghị hướng phát triển thời gian tới. CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1- Liên kết chống cắt kết cấu liên hợp bê tơng – thép 2.1.1- Tổng quan Kết cấu liên hợp kết hợp bê tơng cốt thép kết cấu thép (gọi chung thép hình), phần thép định hình có dạng tấm, định hình hay ống . . . Trong tổng thể cơng trình kết cấu liên hợp dùng cho cấu kiện chịu lực dầm, sàn, cột, dàn vòm hay chi tiết liên kết vị trí chịu lực đặc biệt. Thơng thường phần thép hình nằm ngồi bao lấy bê tơng đặt bên tiết diện. a) Dầm liên hợp b) Cột sử dụng thép hình c) Sàn liên hợp Hình 2.1: Ứng dụng kết cấu liên hợp bê tơng thép [1] Hình 2.1a 2.1b mơ tả số dạng điển hình tiết diện kết cấu liên hợp, hình 2.1c thể ứng dụng kết cấu liên hợp hệ dầm sàn mà sử dụng phổ biến nước ta [1]. Kết cấu liên hợp sử dụng rộng rãi xây dựng cơng trình nhờ bố trí tối ưu khả chịu lực loại vật liệu thành phần. Bê tơng cốt thép hai loại vật liệu hồn tồn khác kết cấu lại bổ sung cho nhau. Như biết, bê tơng làm việc hiệu chịu nén ngược lại thép hiệu chịu kéo. Sự kết hợp bê tơng thép làm tăng độ cứng cấu kiện làm giảm nguy ổn định so với kết cấu thép túy. Ngồi bê tơng chống ăn mòn, chống nhiệt, chống cháy thép làm cho kết cấu dẻo dai hơn, làm tăng độ cứng hình học, từ giảm độ võng kết cấu [1] Đối với cơng trình dân dụng, kết cấu liên hợp ứng dụng nhiều kết cấu dầm sàn, với hệ dầm cột làm thép (thường sử dụng thép hình chữ H chữ I) sàn bê tơng. Dầm composite thực làm việc sau tơn chịu lực, cốt thép thường, chốt liên kết bê tơng đóng rắn kết hợp thành cấu kiện nhất. Dưới tác dụng tải trọng, dầm composite bị uốn ứng suất cắt xuất mặt tiếp xúc bê tơng thép. Tại vị trí phát sinh biến dạng trượt tương đối dầm thép sàn bê tơng. Do liên kết chống cắt (shear connector) bố trí nhằm ngăn cản trượt tương đối đó. Hình 2.2 mơ tả trường hợp dầm liên hợp có khơng có sử dụng liên kết chống cắt. Hình 2.2: Vai trò liên kết chống cắt dầm liên hợp [1] 10 Hình 2.3: Ứng xử dầm liên hợp [1] Hình 2.3 mơ tả trường hợp ứng xử dầm liên hợp xét đến tương tác làm việc bê tơng dầm thép [1]. Theo đó, dầm chia thành ba loại sau:  Tương tác tồn phần (full interaction): khơng có trượt tương đối mặt tiếp xúc bê tơng dầm thép. Lực cắt dọc truyền tồn tải trọng phá hoại Pu đạt giá trị lớn nhất, bê tơng thép làm việc hồn tồn. Phá hoại dòn xảy đột ngột, dẻo xảy từ từ.  Khơng tương tác (no interaction): chuyển vị trượt tương đối bê tơng thép mặt tiếp xúc khơng giới hạn; khơng có truyền lực cắt. Tải trọng phá hoại Pu nhỏ nhất, phá hoại chuyển tiếp (progresive).  Tương tác bán phần (partial interaction): trượt bê tơng thép mặt tiếp xúc khác khơng có giới hạn. Lực cắt truyền phần Pu nằm hai giá trị trên. Phá hoại dòn dẻo. Nhằm làm rõ ứng xử dầm, xét dầm có chiều dài L chịu tải trọng phân bố đều, có dạng phá hủy mơ tả hình 2.4a [4]. Kết tính biến dạng trượt chuyển vị mơ tả hình 2.4b,c cho thấy rằng, vị trí dầm, chuyển vị đạt giá trị lớn nhất, biến dạng trượt khơng. Ngược lại, vị trí cuối dầm, gần vị trí gối tựa chuyển vị khơng biến dạng trượt đạt giá trị lớn nhất. Đường nét liền mơ tả kết dầm khơng sử dụng liên kết chống cắt (no 77 Để mơ hình phần tử hữu hạn giống với thực tế làm việc mẫu thí nghiệm, vị trí liên kết vị trí mặt tiếp xúc dầm thép bê tơng, điều kiện tiếp xúc khai báo hình 4.14. Vị trí tiếp xúc thép liên kết perfobond bê tơng khai báo hình 4.15. Hình 4.15: Khai báo điều kiện tiếp xúc liên kết perfobbond bê tơng 4.3.4- Khai báo điều kiện biên: Tại vị trí mặt phẳng chia đơi mơ hình, chuyển vị theo phương X gán khơng (Ux=0.0), cho phép trượt theo phương Y. Bản đáy bê tơng áp đặt chuyển vị chống dịch chuyển ngang Ux, Uz chuyển vị đứng Uy. Hình 4.16 4.17 minh họa vị trí áp đặt điều kiện biên khống chế chuyển vị. Restrain Ux Restrain Ux Restrain Uy 78 Restrain Ux Restrain Ux Restrain Uy a) Mặt đứng b) Mặt Hình 4.16: Vị trí áp đặt điều kiện biên Khai báo chuyển vị cưỡng Khai báo điều kiện biên Khai báo điều kiện biên Hình 4.17: Điều kiện biên cho mơ hình ba chiều 79 4.4- Kết phân tích phần tử hữu hạn Như đề cập phần trước, phần phân tích phần tử hữu hạn cho mơ hình thí nghiệm PO giới hạn miền đàn hồi. Để thuận lợi cho phần phân tích phi tuyến sau này, chuyển vị cưỡng áp đặt lên đầu dầm thép. Như vậy, tải trọng tác dụng lên mơ hình có từ tổng phản lực đứng. Với cách đặt tải trọng thuận tiện cho việc phân tích ngồi miền đàn hồi mơ hình thí nghiệm PO. Trong phần tập trung nhận xét kết mơ miền đàn hồi mẫu thí nghiệm PO với bê tơng có cấp độ bền B25 (mác 350), chốt bố trí 02 thép 12mm. Mơ hình tương ứng với nhóm mẫu thí nghiệm N2. Hình 4.18: Biểu đồ vector chuyển vị mơ hình Hình 4.18 biểu diễn kết trường chuyển vị mẫu chuyển vị cưỡng áp đặt 2mm. Có thể thấy chuyển vị phân bố biến thiên theo chiều thẳng đứng, vùng bê tơng chốt phía biến dạng nhiều so với phía dưới. Quan sát hướng vector chuyển vị thấy rằng, chuyển vị hướng từ tâm bê tơng ngồi hai mép. Điều phù hợp với tượng ghi nhận thí nghiệm, vùng bê tơng có ứng suất kéo. 80 Vùng chịu nén Vùng chịu kéo Hình 4.19: Biểu đồ ứng suất theo phương Y liên kết Vùng chịu kéo Vùng chịu nén Hình 4.20: Biểu đồ ứng suất theo phương Y bê tơng 81 Phân bố ứng suất thép perfobond mơ tả hình 4.19, theo vùng đầu cong chịu nén vùng chân liên kết chịu kéo. Điều phù hợp với quy luật tác dụng lực dầm thép perfobond bị đẩy xuống. Một điều thấy rằng, vị trí cạnh thằng đứng vùng liên kết có xuất điểm gây ứng suất kéo cục có giá trị lớn, việc cần tìm hiểu thêm nghiên cứu tiếp theo. Đối với bê tơng, thấy tác dụng lực, phần bên chốt bê tơng tách khỏi thép (hình 4.20), điều phù hợp với điều kiện động học mơ tả làm việc mơ hình kết cấu. 4.5- Nhận xét Trong chương tiến hành xây dựng mơ hình ba chiều cho mơ phần tử hữu hạn làm việc mẫu thí nghiệm Push-Out phần mềm ANSYS. Đây thực phần cơng việc vơ khó khăn tính phức tạp kết cấu làm việc. Kết phân tích phần tử hữu hạn hồn thiện phần, tính phi tuyến vật liệu chưa xét đến khơng hội tụ q trình phân tích. Về mặt định tính quy luật phân bố biến dạng chuyển vị mơ hình phù hợp với làm việc kết cấu thực. Các so sánh lực-biến dạng trượt tương đối mẫu thí nghiệm kết mơ phù hợp miền đàn hồi. Kết ứng suất có nhiều vùng chưa hợp lý có phù hợp quy luật phân bố ứng suất. Do giới hạn thời gian, phần mơ chưa thể thực hồn chỉnh, cơng việc cần tiếp tục hồn thiện phát triển nghiên cứu tiếp theo. 82 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Kết cấu liên hợp bê tơng - thép với nhiều ưu điểm ngày ứng dụng rộng rãi. Việc nghiên cứu ứng dụng loại liên kết perfobond bổ sung thêm giải pháp thay cho liên kết đinh mũ truyền thống. Nghiên cứu tập trung vào mục tiêu khảo sát thực nghiệm mơ hình ứng xử khả truyền lực liên kết cắt kiểu perforbond tiết diện mở. Ngồi mơ hình phân tích phần tử hữu hạn ba chiều thiết lập thực mơ miền đàn hồi. Từ kết thực nghiệm số kết luận rút sau. 5.1- Kết luận 5.1.1- Liên kết perfobond Trong phạm vi đề tài, liên kết prefobond dạng mở thiết kế đối xứng cho với đường cắt cắt thành liên kết giống nhau, cường độ thép liên kết giống với cường độ thép dầm. Hình dạng liên kết perfobond thiết kế gần giống chữ “Ω” tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt cốt thép sàn q trình thi cơng. Tuy nhiên khó khăn việc chế tạo phải có máy cắt phù hợp để tạo đường đường cong liên kết thiết kế. 5.1.2- Khả kháng cắt yếu tố ảnh hưởng Dưới tác dụng tải trọng, lực cắt dọc phát sinh vị trí tiếp xúc dầm thép bê tơng. Tại vị trí phát sinh biến dạng trượt tương đối dầm thép sàn bê tơng. Bố trí liên kết chống cắt nhằm ngăn cản trượt tương đối đó. Các yếu tố đóng vai trò khả làm việc liên kết bao gồm: diện tích mặt cắt chốt bê tơng (perfobond), cường độ bê tơng, hàm lượng cốt thép, giới hạn chảy cốt thép, chiều dày giới bạn bền thép perfobond 83 Nội dung đề tài tập trung phân tích yếu tố ảnh hưởng đến khả kháng cắt liên kết là: hình dạng lỗ liên kết perfobond, cường độ chịu nén bê tơng hàm lượng cốt thép đặt liên kết. 5.1.3- Kết thí nghiệm khả ứng dụng liên kết Chương trình thí nghiệm thực với thay đổi thơng số bao gồm kích thước hình học liên kết, cường độ chịu nén bê tơng cốt thép đặt chốt bê tơng. Trong phạm vi nghiên cứu đề tài xét trường hợp hình dạng liên kết khác (đã đề cập phần 3.4.2), kết cho thấy hình dạng liên kết khơng ảnh hưởng nhiều đến khả chịu lực chúng. Thí nghiệm khảo sát với nhóm bê tơng cấp độ bền B25 B40 nhằm xem xét ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tơng đến khả chịu lực liên kết. Với kết đo được, kết luận cường độ chịu nén ảnh hưởng nhiều đến khả chịu lực liên kết, theo khả chịu lực tăng tăng cường độ chịu nén bê tơng. Hàm lượng cốt thép đặt liên kết perfobond ảnh hưởng đáng kể đến khả truyền lực độ dai liên kết. Nếu khơng đặt cốt thép vào liên kết giá trị lực tới hạn nhỏ nhất. Lực tới hạn tăng tăng hàm lượng cốt thép biến dạng trượt u bê tơng dầm thép lại giảm. Bên cạnh đó, với nhóm mẫu khơng đặt cốt thép cho kết u nhỏ, thấy cốt thép đóng vai trò quan trọng việc đánh giá độ dai liên kết. Từ quan sát q trình thí nghiệm nhận thấy phá hoại mẫu xảy chủ yếu bê tơng, cốt thép bị chảy dẻo. Liên kết perfobbond khơng bị phá hủy, giữ ngun hình dáng ban đầu. Khơng nhận thấy có phá hoại đường hàn. Nghiên cứu có so sánh kết thí nghiệm liên kết perfobond cường độ chịu nén 35MPa (cơng trình Trung tâm hội nghị Tp Bình Dương) với liên kết kiểu 84 đinh truyền thống có cường độ chịu nén 45MPa, nhận thấy liên kết perfobond cho khả chịu lực độ dai lớn liên kết dạng đinh. Ngồi ra, so sánh với mơ hình dự đốn khả chịu lực nghiên cứu trước đây, thấy kết thí nghiệm loại liên kết perfobond mở cho kết chịu lực cao (trừ trường hợp tính theo cơng thức OGUEJIOFOR HOSAIN) Với kết đạt được, thấy liên kết perfobond có khả truyền lực tốt, có nhiều triển vọng việc sử dụng thi cơng cơng trình Việt Nam. 5.1.4- Mơ phần tử hữu hạn cho thí nghiệm Bài tốn phân tích mẫu thí nghiệm Push-Out với mơ hình ba chiều có kể đến tính phi tuyến vật liệu, điều kiện tiếp xúc biến dạng lớn đến thách thức cho kỹ sư nhà nghiên cứu. Trong luận án xây dựng mơ hình phần tử ba chiều với thơng số kích thước vật liệu gần giống với mẫu thật. Các tính tốn cố gắng xét đến tính phi tuyến, nhiên kết xét đến ứng xử ngồi miền đàn hồi chưa đạt mong muốn. Ứng xử mơ hình mẫu thí nghiệm miền đàn hồi giải thích cách định tính phân bố trường biến dạng, ứng suất mơ hình mẫu thí nghiệm. Từ biết chế làm việc liên kết perfobond. Để có kết khả chịu lực tới hạn đường cong lực-chuyển vị trượt tương đối mẫu cần phải thực thêm phân tích mức độ cao hơn. Đây hướng nghiên cứu mở rộng đề tài. 5.2- Hướng phát triển đề tài Để đánh giá đầy đủ yếu tố ảnh hưởng đến khả chịu lực liên kết, hướng nghiên cứu thay đổi chiều dày thép liên kết cho vừa đảm bảo khả chịu lực vừa đảm bảo tính kinh tế thi cơng. Thiết kế liên kết perfobond đề nghị đề tài cần kiểm chứng thực nghiệm kết cấu dầm liên hợp cụ thể. 85 Bê tơng cường độ cao cần xem xét thêm để tận dụng khả chịu lực tối ưu loại vật liệu cấu tạo liên kết. Bài tốn mơ cần phát triển theo hướng xem xét tính phi tuyến vật liệu, kết mơ cần hiệu chỉnh với liệu thí nghiệm. Để từ thực khảo sát tham số nhằm làm tăng độ tin cậy kết thí nghiệm giảm bớt chi phí nghiên cứu. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Structural Steelwork Eurocodes Development of A Trans-national Approach. SSEDTA, 2001 [2] Isabel Valente, Paulo J.S.Cruz, "Experimental analysis of Perfobond shear connection between steel and lightweigth concrete," Journal of constructional steel research, vol. 60, pp. 465-479, 2004. [3] A. skalska, VFT-Prefabricated Composite Construction Method. Universitat Politecnica de Catalunya, 2009. [4] R.P.Johnson, Composite Structures of Steel and Concrete. Blackwell Scientific Publications. [5] B. Đ. Vinh, "Behaviour of Steel - Concrete Composite beams made of ultra high performance concrete," Dessertation, University of Leipzig, 2010. [6] 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. [7] P. V. Hội, Kết cấu liên hợp thép - bê tơng. NXB Khoa học - Kỹ thuật, 2006. [8] J.da.C.Vianna, L.F.Costa-Neves, P.C.G da S.Vellaso, S.A.L.de Andrade, "Structural Behaviour of T-Perfobond shear connector in composite girders: An experimental approach," Engineering Structures, vol. 30, pp. 2381-2391, 2008. [9] Mahdi Shariati, N.H.Ramli Sulong, M.M.Arabnejad K.H and Mehrdad Mahoutian, "Shear resistance of chanel shear connector in plain, reinforced and lightweigth concrete," Scientific Research and Essays, vol. 6, pp. 977-983, 2011. [10] Deric J.Oehlers, Mark A.Bradford, Elementary Behaviour of composite steel and concrete structural members. Butter worth-Heinemann, 1999. [11] Slobodan Rankovic, Dragolijub Drenic, "Static Strength of the shear connectors in steel-concrete composite beams - Regulations and Research analysis," 87 Architecture and Civil Engineering, vol. 2, pp. 251-259, 2002. [12] Jorgen G. Ollgaard, Roger G.Slutter, John W.Fisher, "Shear Strength of Stud Connectors in Lightweigth and Normal-weigth Concrete," AISC Engineering Journal, 1971. [13] M. K. Miah, "Strain Behavior of Shear Connectors in Composite Structures," DUET Journal, vol. 1, 2010. [14] Ehab Ellobody, Ban Young, "Performance of shear connection in composite beams with profiled steel Sheeting," Journal of Constructional Steel Research, pp. 682-694, 2006. [15] A.L.Smith, G.H.Couchman, "Strength and ductility of head stud shear connectors in profiled steel sheeting," Journal of Constructional Steel Research, vol. 66, pp. 748-754, 2010. [16] Mohammad Makki Abbass, Ayad S.Adi, B.S.Karkare, "Performane Evaluation of Shear Stud Connectors in Composite Beams with Steel Plate and RCC slab," International Journal of Earth Sciences and Engineering, pp. 586-591, 2011. [17] Shervin Malekin, Saman Bagheri, "Behaviour of chanel shear connectors, Part I: Experimental study," Journal of Constructional Steel Research, vol. 64, pp. 1333-1340, 2008. [18] Shervin Malekin, Saman Bagheri, "Behaviour of chanel shear connectors, Part II: Analytical study," Journal of Constructional Steel Research, vol. 64, pp. 1341-1348, 2008. [19] M.R.Veldanda, M.U.Hosain, "Behaviour of Perfobond rib shear connectors: push-out test," Canadian Journal of civil Engineering, 1992. [20] E.C.Oguejiofor, M.U.Hosain, "A parametric study of perfobond rib shear connectors," Canadian Journal of civil Engineering, 1993. [21] Peter Chromiak, Jiri Studnicka, "Load Capacity of Perfobond shear connector," An International Journal for Engineering and Information Sciences, vol. 1, pp. 23-30, 2006. 88 [22] J.da.C.Vianna, L.F.Costa-Neves, P.C.G da S.Vellaso, S.A.L.de Andrade, "Experimental assessment of Perfobond and T-perfobond shear connector's structural response," Journal of constructionsteel research, vol. 65, pp. 408421, 2009. [23] P.C.G. da S.Vellascoa et al, "Semi-rigid composite frames with perfobond and T-rib connectors, Part I: Full scale tests," Journal of Constructional Steel Research, vol. 63, pp. 263-279, 2007. [24] 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. [25] W.Lorenc, T.Kolakowski, W.Kosecki, G.Seidl, "VFT-WIB prefabricated composite girders with innovative shear connection," Nowoczesne Budownictwo Inzynieryjne, vol. 6, pp. 70-73, 2008. [26] Suhaib Yahya Kasim Al-Darzi, Ai Rong Chenv Yu Qing Liu, "Finite Element Simulation and Parametric Studies of Perfobond Rib Connector," American Journal of Applied Sciences, vol. 4, pp. 122-127, 2007. [27] Ansys - Advanced Analysis Technique Guide - Release 12. Ansys Inc., 2009. [28] Ansys - Mechnical APDL Material Reference, Release 14. Ansys Inc., 2011. [29] B. S. Anthony J.Wolanski, Flexural Behavior of Reinforced and Prestressed Concrete Beams using Finite Element Analysis. A Thesis submitted to the Faculty of the Graduate School, Marquette University, in Partial Fulfillment of Requirements for the Degree of Master of Science, 2004. [30] Damian Kachlakev, Thomas Miller, Solomon Yim, Finite Element Modeling of Reinforced Concrete Structures Strengthened with FRP Laminates. Federal Highway Administration, 2001. [31] T. Telford, CEB - FIP Model Code 1990. Comite Euro - International Du Beton, 1993. 89 PHỤ LỤC 1- Kích thước mẫu thí nghiệm nhóm N1 A C A C B B D D MẶT CẮT A - A MẶT ĐỨNG MẪU THÍ NGHIỆM A A C A A B B C D MẶT BẰNG MẪU THÍ NGHIỆM GHI CHÚ: A - THÉP HÌNH B - THÉP TẤM 70x350x10 C - BÊ TÔNG: 300x450x90 D - LỖ TRỐNG: 20X20 MẶT BÊN MẪU THÍ NGHIỆM 90 2- Kích thước mẫu thí nghiệm nhóm N2 đến N6 C A C A B B D D MẶT CẮT A - A MẶT ĐỨNG MẪU THÍ NGHIỆM A A C A A B B C D MẶT BẰNG MẪU THÍ NGHIỆM GHI CHÚ: A - THÉP HÌNH B - THÉP TẤM 70x370x10 C - BÊ TÔNG: 300x470x90 D - LỖ TRỐNG: 20X20 MẶT BÊN MẪU THÍ NGHIỆM 91 3- Kích thước ván khn đổ bê tơng mẫu thí nghiệm B A B B A B MẶT BẰNG VÁN KHUÔN A MẶT ĐỨNG VÁN KHUÔN A 92 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG I- LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ tên : CHU THỊ HẢI VINH Ngày, tháng, năm sinh : 29/07/1982 Nơi sinh : Phú n Địa liên hệ : 261 Lê Duẩn, phường 7, Tp. Tuy Hòa, tỉnh Phú n. Điện thoại : 0942.000.753 Email: haivinhxdmt@yahoo.com chuthihaivinh@cuc.edu.vn II-Q TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 2000 đến 2004: Sinh viên Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Tp.HCM chun ngành Địa chất cơng trình - thủy văn. Từ 2006 đến 2010: Sinh viên Trường Đại học Kiến trúc Tp.HCM, chun ngành Kỹ thuật Xây dựng. Từ 2011 đến nay: Học viên Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh ngành Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp. III-Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ 2004 đến nay: Giáo viên Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung, Tuy Hòa, Phú n. [...]... việc của chốt bê tơng [5] 2.3. 2- Liên kết chống cắt dạng perfobond mở Cũng dựa trên ngun lý làm việc của liên kết dạng perfobond đóng kín, trong phạm vi đề tài này ứng xử của liên kết Perfobond mở (một số tài liệu gọi tên là Crestbond) sẽ được nghiên cứu, hình 2.23 minh họa hình dạng của liên kết perfobond mở sử dụng trong nghiên cứu này Hình 2.23: Liên kết dạng perfobond mở (a) Hình dạng perfobond mở. .. trên lực cắt dọc tỷ lệ với lực cắt ứng nên lực cắt của liên kết ở vị trí đầu dầm là lớn nhất Hình 2.8 mơ tả ứng xử của liên kết chống cắt trong dầm Hình 2.8: Ứng xử của liên kết khi chịu tác dụng của lực cắt [5] 16 Dưới tác dụng của tải trọng nhỏ, liên kết biến dạng tuyến tính như hình 2.8a Biến dạng trượt giữa bê tơng và thép sẽ tăng dần từ giữa đến hai bên đầu dầm Khi tải càng tăng thì lực cắt càng... dài nhịp dầm (a) Liên kết dạng đinh (head studs) (b) Liên kết Perfobond [8] (c) Liên kết Thép góc [1] (d) Liên kết đai Hình 2.10: Một số loại liên kết chống cắt 18 Hiện nay có rất nhiều loại liên kết chống cắt được sử dụng, hình 2.10 minh họa hình ảnh một số loại liên kết thường được sử dụng trong thực tế Ngồi liên kết đinh mũ truyền thống người ta còn sử dụng một số liên kết khác như liên kết bằng... q trình làm việc của dạng liên kết dùng cho cầu, theo đó liên kết được tạo ra bởi đường cắt liên tục tại bụng dầm I của VFT-WIB [25] Hình 2.20 minh họa mơ hình kết cấu và đường cắt trên bụng dầm Bài báo đã mơ tả được ứng xử của kết cấu bằng thí nghiệm PO cũng như thí nghiệm trên dầm 27 Hình 2.20: Hình dạng liên kết [24] Hiện nay việc ứng dụng liên kết chống cắt cho dầm sàn liên hợp trong thực tế thi... rất nhỏ so với lực kháng cắt của liên kết Do đó, những liên kết chống cắt được hàn vào dầm thép sẽ làm tăng khả năng chịu lực của liên kết dưới tác dụng của tải trọng Trong thực tế để xác định khả năng chịu tải của dầm, giả sử tất cả liên kết ngay cả khi đã biến dạng thì cũng đảm bảo khả năng chống lại lực cắt dọc của dầm 14 Nếu khả năng chống cắt của liên kết đảm bảo cho dầm tiếp tục làm việc đến... connector), thép C (channel connector), thép T (T-shape connector) Hình 2.11 minh họa việc thi cơng liên kết bằng thép C và T ngồi cơng trường và hình 2.12 biểu diễn mặt cắt qua liên kết trong kết cấu liên hợp a) Liên kết chịu cắt bằng thép C b) Liên kết chịu cắt bằng thép T Hình 2.11: Các loại liên kết khác [2] [9] Hình 2.12: Mặt cắt qua liên kết bản sàn và cánh trên dầm thép [10] 19 2.1. 5- Sự truyền lực cắt. .. lực lớn hơn nhưng độ dai liên kết nhỏ hơn perfobond Và P.C.G DA S VELLASCOA [23] cũng tiến hành thí nghiệm khung liên hợp bê tơng thép sử dụng liên kết T -perfobond này Trong ngành xây dựng cầu, kết cấu liên hợp bê tơng thép đang được ứng dụng rộng rãi, trong đó liên kết dạng cắt liên tục dựa trên ngun lý làm việc của chốt bê tơng đang được quan tâm và ứng dụng ở một số quốc gia như Đức, Ba Lan Năm... biểu đồ ứng xử của liên kết EHAB ELLOBODY, BEN YOUNG [14] đã thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm đối với liên kết dạng đinh trong kết cấu liên hợp có sử dụng tấm tơn sàn đặt 21 vng góc với dầm thép, nội dung chính của bài báo là phát triển mơ hình phần tử hữu hạn nhằm khảo sát ứng xử của liên kết Phần mềm ABAQUS được sử dụng, kết quả mơ phỏng được so sánh với các cơng thức tính tốn cường độ liên kết theo... cơng cơng trình của nước ta chủ yếu là dùng liên kết dạng đinh Các nghiên cứu khác trong lĩnh vực bê tơng cốt thép liên hợp vẫn còn hạn chế, đến nay chưa thấy các đề tài nghiên cứu ở Việt Nam đối với liên kết dạng perfobond, cũng như là chưa ứng dụng dạng liên kết này ngồi thực tế thi cơng cơng trình 2. 3- Liên kết chống cắt dạng perfobond 2.3. 1- Liên kết chống cắt dạng perfobond đóng kín Trong những năm... cứu ứng xử của liên kết chống cắt dạng chữ C trong các trường hợp sử dụng bê tơng thường, bê tơng cốt thép và bê tơng sợi Thí nghiệm tiến hành trên 9 mẫu dưới tác dụng của tải trọng thường và 7 mẫu với tải trọng lặp Sự phá hoại của mẫu xảy ra chủ yếu xảy ra trong bê tơng và ứng xử của liên kết được xếp vào loại liên kết dai, phân tích được mức độ ảnh hưởng của các loại sợi cũng như hàm lượng cốt thép . lực cắt dọc tỷ lệ với lực cắt ứng nên lực cắt của liên kết ở vị trí đầu dầm là lớn nhất. Hình 2.8 mô tả ứng xử của liên kết chống cắt trong dầm. Hình 2.8: Ứng xử của liên kết khi chịu tác dụng. nằm ngoài bao lấy bê tông hoặc được đặt bên trong tiết diện. a) Dầm liên hợp b) Cột sử dụng thép hình c) Sàn liên hợp Hình 2.1: Ứng dụng của kết cấu liên hợp bê tông thép [1] 9 . chống cắt trong kết cấu liên hợp bê tông – thép 2.1.1- Tổng quan Kết cấu liên hợp là sự kết hợp của bê tông cốt thép và kết cấu thép (gọi chung là thép hình), phần thép định hình có thế có dạng