Đang tải... (xem toàn văn)
Khảo sát khả năng chịu lực của cột bố trí cốt đai thông thường và cột bố trí cốt đai xoắn cải tiến.Trên cơ sở đó đề xuất bố trí cốt đai xoắn cải tiến cho cột vuông bêtông cốt thép (RC). Cốt đai xoắn cải tiến là một hệ thống bao gồm năm vòng đai bố trí trong tiết diện cột trong đó vòng đai lớn bố trí ở giữa và bốn vòng đai nhỏ bố trí ở bốn góc của cột.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÓ KỂ ĐẾN “CONFINEMENT” CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ LÕI THÉP GIA CƯỜNG TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT BỐ TRÍ ĐAI XOẮN CẢI TIẾN(SRC) I.Bê tông bị ép ngang II.Yêu cầu thiết kế III Thí nghiệm so sánh làm việc cột IV Tóm tắt kết luận Khảo sát khả chịu lực cột bố trí cốt đai thông thường cột bố trí cốt đai xoắn cải tiến Trên sở đề xuất bố trí cốt đai xoắn cải tiến cho cột vuông bê tông cốt thép (RC) Trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, cốt đai bố trí dầm cột có chức sau : Ngăn chặn ổn định cốt thép dọc Tránh phá hoại lực cắt Cung cấp đủ độ dẻo cần thiết (confinement) Cốt đai xoắn cải tiến hệ thống bao gồm năm vòng đai bố trí tiết diện cột vòng đai lớn bố trí bốn vòng đai nhỏ bố trí bốn góc cột (H.1): Tiêu chuẩn (ACI 318-08) Theo ACI 318, hàm lượng cốt thép đai xoắn gia cường (spiral reinforcement) phải không nhỏ hơn: ρ 0.45 ρ 0.12 , , (Eq 10-5, ACI 318-08) (Eq 21-3, ACI 318-08) Với: f : cường độ chịu nén bê tông; fyh: Ứng suất chảy thép đai (spiral) Ag: Diện tích mặt cắt ngang; Ac: diện tích lõi bê tông gia cường Hình biểu đồ lực - chuyển vị so sánh loại cột RC1 RC2, thiết kế lượng thép dọc thép đai theo tiêu chuẩn ACI-318 Ta thấy lực nén cực hạn mẫu gần nhiên độ dẻo dai mẫu thiết kế đai xoắn (RC2) hẳn so với đai giằng truyền thống (RC1) Kết trùng với kết luận Wang 2004 Bảng mật độ khối lượng thép đai mẫu RC2 360 N/m tiết kiệm so với mẫu RC1 N/m Hình so sánh biểu đồ Lực- chuyển vị mẫu SRC3, SRC4, SRC5 với mẫu RC, ta thấy sức chịu tải cực hạn lẫn đô dẻo dai cao hẳn so với mẫu RC thong thường Ở bang lượng thép đai dùng cho loại mẫu SRC4 SRC5 283 235 N/m! so với lượng thép đai dùng cho mẫu RC1 RC2 Ở bảng cho thấy lượng thép đai mẫu SRC5 thiết kế theo Weng tốn 65% so với thiết kế theo ACI-318 Biểu đồ cho thấy độ dẻo dai gia tăng đáng kể đai “5 vòng xoắn” so với đai chữ nhật kích thước truyền thống Hình so sánh biểu đồ Lực-chuyển vị đai SRC gồm loại giằng (SRC1 SRC2) với loại đai “5 vòng xoắn” cải tiến (SRC SRC7) Ta thấy lượng thép đai đai bối trí theo “5 vòng xoắn” có tải trọng cực hạn độ dẻo dai cao hẳn loại đai giằng Hình thể độ dẻo dai loại đai : loại đai giằng gồm RC1 SRC2 loại đai xoắn SRC4 Chỉ số dẻo µ xác định tỉ số ε0.7Pu ε7Pu (Pu tải trọng ngang cục hạn ) Ta thấy số dẻo 1.82, 3.60, 4.77 mẫu RC1; SRC2 SRC4 Ta thấy mẫu thiết kế SRC4 tốt để hấp thu lượng biến dạng phi tuyến Khả trì biến dạng lớn tác dụng tải trọng ngang mẫu SRC với đai “ vòng xoắn” mang lại lợi lớn việc kháng chấn Tải trọng cực hạn số độ dẻo dai mẫu thực nghiệm cho bảng 2: Hình Giải thích tượng suy giảm cường độ nén sau chịu tác động tải trọng ngang, ta thấy chỗ bẻ cong 135o đai truyền thống ( mẫu RC1) chịu tác động tải trọng ngang cực hạn dễ bị bung không liên kết với thép dọc chịu lực Còn đai “5 vòng xoắn” ( mẫu SRC4) bình thường chịu tác đông tải trọng ngang cực hạn Loại cột SRC đai xoắn phát minh lần đầu Y.L Yin vào năm 2004 chứng minh thành công định qua trình sử dụng so với loại cột SRC đai chữ nhật thong thường Đai xoắn làm tăng cường độ chịu lực độc dẻo dai kết cấu Đai xoắn khả trì biến dạng lớn mà không làm suy giảm cường độ nén kết cấu chịu tải trọng ngang cực hạn, yếu tố quan trọng việc thiết kế kháng chấn Cột bố trí đai xoắn tiết kiệm thép đai Dễ dàng sản xuất thi công [...]... được gia tăng đáng kể của các đai “5 vòng xoắn so với đai chữ nhật kích thước truyền thống Hình 7 so sánh biểu đồ Lực-chuyển vị của các đai SRC gồm 1 loại là giằng (SRC1 và SRC2) với 1 loại là đai “5 vòng xoắn cải tiến (SRC 6 và SRC7) Ta cũng thấy rằng cùng 1 lượng thép đai nhưng đai bối trí theo “5 vòng xoắn có tải trọng cực hạn và độ dẻo dai cao hơn hẳn loại đai giằng Hình 8 thể hiện độ dẻo dai của. .. cách thép đai được dao động từ 75-110 mm Hệ số giảm (reduction factor) nhỏ nhất là 65% ở mẫu SRC2 và SRC5; hai mẫu này đều được thiết kế theo công thức Weng Tỉ số thể tích và mật độ khối lượng của đai thép cũng được cho ở bảng 1 Ta thấy tỉ số thể tích dao động từ 0.81% đến 1.67%; và mật độ khối lượng của đai thép dao động từ 235 đến 405 N/m Lõi thép trong các mẫu gồm có tiết diện chữ H và chữ nhật. .. lượng cốt đai trong vùng C định nghĩa bởi: ρ Với ρsC, VsC, sC, Ac lần lượt là tỉ số thể tích của cốt đai, thế tích của cốt đai, bước cốt đai và diện tích được “confinement” trong vùng C Ở bảng 1 gồm có 2 cột RC và 9 cột SRC được lấy để thực nghiệm Tất cả các mẫu thực nghiệm này đều có kích thước 1 cạnh là 600mm và chiều cao 1200mm Hai loại cột SRC là SRC1 và SRC2 được đem đi kiểm tra với các đai thẳng... nhau gồm 6, 9, 10 mm và cường độ chảy dẻo dao động trong khoảng 411 đến 445 MPa Cường độ chịu nén của Be tong là 41.1 Mpa Thép dọc gồm #8(D25) và #9(D29) có cường độ chảy dẻo là 442 và 430 MPa Thép đai gồm #3(D10) và #4(D13) có cường độ chảy dẻo là 485 và 463 MPa #4(D13) được chọn làm đai xoắn trung tâm, #3(D10) làm các đai xoắn nhỏ hơn đặt ở 4 góc Hình 4 là máy ép thuỷ lực có lực ép dọc trục 58,800... thống, còn lại cột SRC3 tới SRC9 thì được thiết kế với đai “5 vòng xoắn (5 spiral) Cột RC1 thiết kế với đai giằng truyền thống còn các cột RC2 thiết kế với đai “5 vòng xoắn cải tiến (5 spiral) Trong bảng 1 hệ số giảm (reduction factor) số lượng và khoảng cách thép đai chịu nén ngang của tiêu chuẩn thiết kế “Taiwan SRC” hay công thức “Weng” thấy rõ rệt hơn so với ACI-318 đòi hỏi Trong thí nghiệm này khoảng... giữa 2 loại cột RC1 và RC2, được thiết kế cùng 1 lượng thép dọc và thép đai theo tiêu chuẩn ACI-318 Ta thấy rằng lực nén cực hạn ở cả 2 mẫu gần như nhau tuy nhiên độ dẻo dai của mẫu được thiết kế đai xoắn (RC2) thì hơn hẳn so với đai giằng truyền thống (RC1) Kết quả trên cũng trùng với kết luận của Wang 2004 Bảng 1 cũng chỉ ra rằng mật độ khối lượng của thép đai mẫu RC2 là 360 N/m cũng tiết kiệm hơn... hình 1, có thể chia các phân vùng được “confinement” thành 3 vùng : A, B, C Định lượng sự phân phối “confinement” giữa các vùng có thể thực hiện theo mô hình của Mander (Mander et al 1988) Theo mô hình này, các đáp ứng (response) ứng suất nén-biến dạng có thể ước lượng khi biết bước đai, đường kính và hàm lượng cốt đai Đường cong ứng suất-biến dạng trong vùng A, B được định lượng với hàm lượng cốt đai. .. RC1 là N/m Hình 6 so sánh biểu đồ Lực- chuyển vị của 3 mẫu SRC3, SRC4, SRC5 với mẫu RC, ta thấy sức chịu tải cực hạn lẫn đô dẻo dai cũng cao hơn hẳn so với các mẫu RC thong thường Ở bang 1 lượng thép đai dùng cho 2 loại mẫu SRC4 và SRC5 là chỉ 283 và 235 N/m! ít hơn so với lượng thép đai dùng cho 2 mẫu RC1 và RC2 Ở bảng 1 cũng cho thấy lượng thép đai mẫu SRC5 thiết kế theo Weng chỉ tốn 65% so với... loại đai : loại đai giằng gồm RC1 và SRC2 và loại đai xoắn SRC4 Chỉ số dẻo µ được xác định bằng tỉ số ε0.7Pu và ε7Pu (Pu tải trọng ngang cục hạn ) Ta thấy chỉ số dẻo lần lượt là 1.82, 3.60, và 4.77 đối với các mẫu RC1; SRC2 và SRC4 Ta thấy rằng mẫu thiết kế SRC4 là tốt để hấp thu các năng lượng biến dạng phi tuyến Khả năng duy trì biến dạng lớn dưới tác dụng của tải trọng ngang của các mẫu SRC với đai. .. tốt để hấp thu các năng lượng biến dạng phi tuyến Khả năng duy trì biến dạng lớn dưới tác dụng của tải trọng ngang của các mẫu SRC với đai “ 5 vòng xoắn mang lại lợi thế lớn trong việc kháng chấn Tải trọng cực hạn và chỉ số độ dẻo dai của các mẫu thực nghiệm được cho ở bảng 2: ... đai xoắn cải tiến hệ thống bao gồm năm vòng đai bố trí tiết diện cột vòng đai lớn bố trí bốn vòng đai nhỏ bố trí bốn góc cột (H.1): Tiêu chuẩn (ACI 318-08) Theo ACI 318, hàm lượng cốt thép đai. .. Thí nghiệm so sánh làm việc cột IV Tóm tắt kết luận Khảo sát khả chịu lực cột bố trí cốt đai thông thường cột bố trí cốt đai xoắn cải tiến Trên sở đề xuất bố trí cốt đai xoắn cải tiến cho cột. .. cốt đai, tích cốt đai, bước cốt đai diện tích “confinement” vùng C Ở bảng gồm có cột RC cột SRC lấy để thực nghiệm Tất mẫu thực nghiệm có kích thước cạnh 600mm chiều cao 1200mm Hai loại cột