Nghiên cứu khả năng chịu cắt tại liên kết cột ống thép nhồi bê tông với dầm bẹt bê tông cốt thép

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA , TRẦN QUANG KHẢI NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU CẮT TẠI LIÊN KẾT CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG VỚI DẦM BẸT BÊ TÔNG CỐT THÉP Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS ĐÀO NGỌC THẾ LỰC Phản biện 1: GS.TS PHAN QUANG MINH Phản biện 2: TS LÊ ANH TUẤN Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng Cơng trình dân dụng Cơng nghiệp họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 07 năm 2018 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, xu hướng xây dựng nhà cao tầng ngày sử dụng nhiều Việt Nam Một hệ kết cấu hợp lý đem lại ý nghĩa lớn mặt kĩ thuật hiệu sử dụng cho cơng trình Đối với nhà nhiều tầng, nhà cao nhịp khung lớn lực dọc cột lớn Do đó, việc nghiên cứu liên kết cột biên CFST với sàn phẳng bê tông cốt thép cần thiết để đưa giải pháp cấu tạo, khảo sát ứng xử, trạng thái làm việc chế truyền lực nhằm áp dụng hiệu hệ kết cấu sàn phẳng BTCT cột ống thép nhồi bê tông xây dựng nhà cao tầng Đấy lý để thực luận văn với đề tài: “Nghiên cứu khả chịu cắt liên kết cột ống thép nhồi bê tông với dầm bẹt bê tông cốt thép” Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu tổng quan cột CFST, dầm bẹt bê tông cốt thép; liên kết cột CFST với hệ dầm; Nghiên cứu tìm hiểu chế truyền lực cắt đóng góp vào khả kháng cắt cấu kiện cơng thức tính tốn chế; Thí nghiệm xác minh khả làm việc kết cấu với lý thuyết nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Mối liên kết cột CFST dầm bẹt BTCT Phạm vi nghiên cứu: Khả chịu cắt liên kết cột CFST với dầm bẹt BTCT Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết tính tốn; nghiên cứu thực nghiệm Kết dự kiến Đưa dẫn tính tốn; Đánh giá tính hiệu liên kết cột CFST với dầm bẹt BTCT thực nghiệm Bố cục đề tài Mở đầu: Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết dự kiến Chƣơng 1: Tổng quan kết cấu cột CFST, dầm bẹt bê tông cốt thép, liên kết cột CFST với hệ dầm Chƣơng 2: Các chế truyền lực cắt Chƣơng 3: Thí nghiệm xác minh với lý thuyết tính tốn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƢƠNG TỔNG QUAN CỘT CFST, DẦM BẸT BTCT, LIÊN KẾT GIỮA CỘT CFST VỚI HỆ DẦM 1.1 TỔNG QUAN VỀ CỘT CFST 1.1.1 Khái niệm cột ống thép nhồi bê tông Cột ống thép nhồi bê tông (Concrete Filled Steel Tube viết tắt CFST) kết cấu liên hợp bao gồm vỏ ống thép lõi bê tơng làm việc chung với (Hình 1.1) 1.1.2 Phân loại cột ống thép nhồi bê tông Cột ống thép nhồi bê tông mặt cấu tạo đa dạng 1.1.3 Ƣu điểm, nhƣợc điểm cột ống thép nhồi bê tông a Ưu điểm Độ bền lõi bê tông (lớp vỏ thép với chức lớp áo bọc chặt bên ngoài) tăng khoảng lần so với độ bền bê tông thường Tăng tính va đập b Nhược điểm Một cấu kiện CFST bao gồm hai vật liệu với khác đường cong ứng suất-biến dạng ứng xử có khác biệt rõ rệt Sự tương tác hai vật liệu đặt toán khó việc xác định thuộc tính kết hợp mơ men qn tính, mơdul đàn hồi Chưa có nghiên cứu cụ thể 1.2 TỔNG QUAN VỀ SÀN PHẲNG KẾT HỢP DẦM BẸT BTCT 1.2.1 Sàn phẳng có dầm bẹt Ưu điểm: Tiết kiệm vật liệu, tăng số tầng, tạo không gian lớn với kết cấu mảnh, trần phẳng không cần làm thêm trần treo che kết cấu, giải vướng mắc yêu cầu công sử dụng thiết kế kiến trúc giải pháp kết cấu phù hợp Tuy nhiên dùng hệ kết cấu điều quan trọng tìm bề rộng phù hợp dầm bẹt nhằm thõa mãn làm việc đồng thời dầm sàn, nhằm hạn chế độ võng sàn Cần xét ảnh hưởng hệ sàn có dầm bẹt đến độ cứng ngang cơng trình , đặc biệt kết cấu nhà cao tầng 1.2.2 Ứng dụng sàn phẳng có dầm bẹt Như ph n tích trên, giải vướng mắc yêu cầu công sử dụng thiết kế kiến trúc kết cấu nên sàn phẳng có dầm bẹt sử dụng ngày rộng rãi Một số cơng trình tiêu biểu Đà Nẵng sử dụng hệ sàn phẳng có dầm bẹt Cơng trình Indochina Riverside Tower + Địa điểm xây dựng: Số 74 đường Bạch Đằng (tiếp giáp mặt tiền đường Bạch Đằng – Phan Đình Phùng – Trần Phú), Quận Hải Châu Trung tâm công nghệ phần mềm Đà Nẵng + Địa điểm x y dựng Số 02 đường Quang Trung, Quận Hải Châu 1.3 TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP LIÊN KẾT CỘT CFST VỚI DẦM BẸT BTCT Nghiên cứu khung gồm cột CFST dầm bê tông cốt thép chưa nghiên cứu phổ biến khung gồm cột CFST với dầm thép hình Một số nghiên cứu gần đ y Nie (2008) [1] Bai (2008) [2], Qing Jun Chen (2015) [3], H.Y Yu (2013) [4], D.V Bompa (2015) [5] góp phần làm sáng tỏ loại liên kết đồng thời cung cấp liệu quý giá làm nên tảng cho nghiên cứu s u loại liên kết tương lai 1.3.1 Nghiên cứu Nie (2008) [1] Bai (2008) [2] Nie (2008) [1] Bai (2008) [2] phát triển hệ thống liên kết gồm cột CFST bọc bên cột bê tông cốt thép dầm bê tông cốt thép xuyên qua vị trí liên kết Trong nghiên cứu này, vị trí liên kết cột - dầm ống thép bị gián đoạn, dầm v ng gia cường ring-beam bê tông cốt thép sử dụng nhằm mục đích cung cấp hiệu ứng hạn chế nở hơng cho vùng bê tơng l i ì khả chịu lực dọc cột vị trí liên kết đảm bảo Hình 1.11 Hình dạng liên kết đề xuất Nie Bai 1.3.2 Nghiên cứu Qing Jun Chen (2015) [3] Qing Jun Chen (2015) [3] giới thiệu kiểu liên kết cột CFST với dầm bê tông cốt thép liên kết áp dụng tầng hầm t a nhà cao tầng Quảng Ch u, Trung Quốc Trong hệ thống này, ống thép bị gián đoạn vị trí liên kết dầm cột, thép dọc dầm xuyên qua vùng kết nối Dầm v ng ring-beam bê tông cốt thép sử dụng để bù đắp cho suy giảm khả chịu lực nén dọc gián đoạn ống thép Hình 1.15 Hệ thống dầm xuyên qua liên kết 1.3.3 Nghiên cứu H.Y.Yu (2013) [4] Nhận thấy khả chịu lực liên kết tác dụng động đất quan trọng cho tồn cơng trình, với việc xem xét chế "mạnh liên kết - yếu thành viên" H.Y Yu (2013) [4] đề xuất loại liên kết nhằm mục đích tăng cường khả chịu lực vị trí quan trọng Hình 1.17 Cấu tạo liên kết thí nghiệm kiểm tra 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG Liên kết cột ống thép nhồi bêtông với dầm bêtông cốt thép áp dụng ngày nhiều Tuy nhiên, số lượng nghiên cứu chưa nhiều, ứng xử liên kết chưa hiểu r , hầu hết nghiên cứu loại liên kết chủ yếu tiến hành thực nghiệm kết ph n tích đánh giá dựa vào liệu từ thực nghiệm, cơng thức tính tốn loại liên kết chưa cụ thể hóa Đồng thời nghiên cứu khả chịu cắt vị trí liên kết kết cấu chế truyền lực cắt, thành phần tham gia chịu lực cắt chưa nghiên cứu cụ thể, nghiên cứu chung chung dựa kết ph n tích thí nghiệm chủ yếu Trong chương luận văn chế tryền lực cắt trình bày r ràng CHƢƠNG NGHIÊN CỨU CÁC CƠ CHẾ TRUYỀN LỰC CẮT Hiện nay, nghiên cứu loại liên kết chưa nhiều hầu hết chưa có cơng thức tính tốn cụ thể, nghiên cứu vấn đề Vì để tạo độ tin cậy tính tốn, Chương phân tích ảnh hưởng chế truyền lực cắt khác đến khả chịu cắt dầm bẹt vị trí liên kết từ xác định khả chịu cắt cho dầm 2.1 CÁC CƠ CHẾ TRUYỀN LỰC CẮT QUA VẾT NỨT NGHIÊNG: Đối với kết cấu bê tông cốt thép thông thường kết cấu bê tông cốt thép hỗn hợp chịu tác dụng lực cắt dầm xuất vết nứt nghiêng.Các thành phần lực kháng cắt bao gồm: Sự cài khóa cốt liệu, Vagg - Aggregate interlock; Sự kháng cắt bê tông vùng nén, Vch - Concrete compressive zone; Sự kháng cắt cốt dọc, Vdow - Dowel action ; Sự làm việc cốt đai, sw,i - Transverse reinforcement ; Sự làm việc Shear – key, V Hình 2.1 Cơ chế truyền lực cắt qua vết nứt nghiêng Như vậy, khả chịu cắt dầm tổng kháng cắt chế thể qua công thức tổng quát sau: Vtot Vch V Vagg Vdow Vsw,i (2.1) 2.2 SỰ CÀI KHÓA CỦA CÁC CỐT LIỆU: Khi chịu tác dụng lực cắt dầm xuất vết nứt nghiêng gây kéo tách trượt hai phần dầm ì cường độ viên đá lớn so với bê tông nên vết nứt phá hoại mạch vữa làm cho cạnh viên đá th mặt đối diện bề mặt vết nứt tạo nên cài khóa lẫn cốt liệu (Hình 2.2) Cụ thể cốt liệu bê tông (hạt xi măng, cát, đá) trượt lên tạo cài khóa lực ma sát từ tạo lực kháng cắt việc cài khóa cốt liệu Ứng suất chế phụ thuộc hình dáng vết nứt, bề rộng vết nứt, độ bao phủ hạt xi măng với cốt liệu, độ sắc cạnh cốt liệu, mô đun độ lớn cốt liệu, v.v Khi bề mặt vết nứt xuất 02 ứng suất ứng suất tiếp agg ứng suất pháp agg Ứng suất tiếp agg xuất cốt liệu trượt lên tạo lực ma sát để kháng cắt Các ứng suất tính theo cơng thức (2.2) (2.3) Hình 2.2 Cơ chế cài khóa cốt liệu Cơng thức tính tốn cho chế đề xuất Walraven [6] [7] sau agg agg pu pu As Aw (2.2) Aw As (2.3) Cường độ chịu nén vữa nén bê tông thức (2.4) fc hệ số mà sát pu pu phụ thuộc vào khả chịu (Hình 2.2) xác định theo biểu 5,83 fc0,63 (2.4) Diện tích tiếp xúc Aw As phụ thuộc vào bề rộng vế nứt w, độ trượt vết nứt s , đường kính cốt liệu lớn dg tỷ lệ cốt Mối liên hệ Aw As phụ thuộc vào bề rộng vết nứt, độ trượt vết nứt, đường kính cốt liệu tỷ lệ cốt liệu đơn vị thể tích bê tơng ρk Từ mơ hình mơ vết nứt cắt (Hình 2.2) diện tích tiếp xúc Aw As xác định theo công thức tổng quát (2.5) d2 Ai k d1 F D G k ( s , w, D).dD(i = w, s) dg (2.5) Sự đóng góp chế vào khả kháng cắt giảm dần từ giai đoạn bắt đầu gia tải đến giai đoạn cực hạn 2.3 KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA BÊ TÔNG VÙNG NÉN Cơ chế nói khả chịu cắt cấu kiện vùng bê tông chịu nén Khả kháng cắt bê tông chịu nén phụ thuộc vào cường độ chịu nén bê tơng, kích thước cấu kiện, vị trí trục trung hòa phân bố lực nén 10 Hình 2.3 Cơ chế chịu cắt cốt đai Cơng thức tính tốn cho chế: Vsw,i sw , i db2 Esw w cr l s w ,i sw,i (2.12) (2.13) Bề rộng vết nứt lớn làm cho cốt đai giãn dài lớn gây ứng suất lớn cốt đai, nhiên độ giãn dài cốt đai thiết kế khơng nên vượt q miền đàn hồi 2.5 ĐĨNG GÓP CỦA CỐT DỌC VÀO KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM Đối với chế truyền lực cắt cốt dọc đóng vai tr cốt (dowel) để ngăn cản tách bê tông theo phương ngang vết nứt nghiêng cắt qua Sự hoạt động chịu cắt cốt dọc tóm tắt qua 02 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Vết nứt cắt ngang cốt dọc chưa tách rời bê tông + Giai đoạn 2: Vết nứt phá hoại bê tông lớp bê tông bảo vệ tách rời khỏi cốt dọc đồng thời gây chuyển vị cốt dọc 11 Hình 2.4 Cơ chế chịu cắt cốt dọc Khả kháng cắt chế phụ thuộc vào đường kính cốt dọc, cách bố trí cốt dọc, bề rộng mặt tiếp xúc bê tông cốt thép vị trí phá hoại cường độ chịu cắt bê tơng Cơng thức tính tốn đề xuất db3 f s (1 Vdow,u Vd ow,br Vd ow,sp s f ys ).cos( ldow dow 3.ldow d (0.5 c1 cot fct Vdow Vdow,u 2.75) f ct Vdow,br Vdow,u ) (2.10) (2.11) (2.12) (2.13) 2.6 HOẠT ĐỘNG CỦA SHEAR - KEY Shear key đoạn thép hình tiết diện H hàn cứng vào thành ống thép dùng để kết nối dầm cột đảm bảo làm việc liên tục nút Cánh Shear - key đóng vai tr gối đỡ cho chống phát triển Trong trường hợp cụ thể, độ dài shear-key ảnh hưởng đến hình dáng chống Khi lực tác dụng tăng lên tạo ứng suất lớn chịu nén gây vết nứt nghiêng Vết nứt có thểcắt qua shear-key phát triển bên shear-key Độ lớn 12 lực cắt tính theo cơng thức (2.18) Hình 2.6 Hoạt động chịu cắt shear - key Trong vài trường hợp vết nứt cắt ngang qua shear – key phần bên chịu nén Ở giai đoạn cực hạn, điểm xoay xuất phía cánh shear – key đồng thời làm trượt phần bê tông chịu kéo khỏi shear – key Tổng lực tạo trượt phần bê tơng có liên quan đến bề rộng vết nứt Sau trượt xuất hiện, phát sinh ứng suất dư hai mặt bị tách rời cấu kiện V bvcv cot 0,5Mpa b,v,max v( b ,v b , v ,max ) 0,1mm 0,8 [8] [9] (2.18) (2.19) (2.20) (2.21) 2.7 KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong chương trình bày chế đóng góp vào khả kháng cắt cấu kiện đồng thời đữa quy trình tính tốn cơng thức cụ thể Tuy nhiên để tăng độ tin cậy cho lý thuyết tính tốn cần có thí nghiệm cụ thể Việc thực thí nghiệm để xác minh lý thuyết tính tốn trình bày Chương 13 CHƢƠNG KHẢO SÁT LIÊN KẾT BẰNG THỰC NGHIỆM Như ph n tích chương 2, khả chịu cắt liên kết cột CFST dầm bẹt BTCT cấu tạo đưa quy trình tính, nhiên để kiểm tra liên kết đề xuất có đảm bảo yêu cầu mặt kĩ thuật cần phải thực thí nghiệm để xác nhận tính hợp lý giải pháp cấu tạo độ tin cậy quy trình tính tốn liên kết Trong chương tiến hành chế tạo mẫu thí nghiệm mẫu liên kết cột CFST với dầm bẹt BTCT 3.1 CHẾ TẠO MẪU, THIẾT BỊ VÀ THIẾT LẬP THÍ NGHIỆM 3.1.1 Cấu tạo liên kết cột CFST – dầm bẹt BTCT thiết kế mẫu thí nghiệm Cấu tạo liên kết Căn vào ph n tích chế truyền tải trọng chế phá hoại cắt liên kết dầm - cột BTCT, liên kết dầm bẹt BTCT với cột CFST cấu tạo gồm Mũ thép chịu cắt (shearhead), sử dụng thép chữ H hàn trực tiếp lên bề mặt bên ống thép (Hình 3.1) xem chốt (shear key) đảm bảo tính liên tục sàn cột CFST, làm tăng khả chịu cắt cho dầm Cánh thép hình mở rộng, xem điểm tựa cho chống nghiêng bê tông làm việc, đảm bảo chế truyền lực nén từ dầm vào cột Bên cạnh đó, cốt thép dầm xiên qua cột thông qua lổ khoan sẵn mặt cột nhằm nâng cao tính liên tục cho liên kết khả chịu mơ men dầm Hình 3.1 Cấu tạo liên kết 14 6000 6000 Để đảm bảo độ tin cậy tính kết nối với cơng trình thực tế, mẫu thí nghiệm chọn dựa việc phân tích mặt sàn có kích thước Hình Sử dụng phương án dầm bẹt, cột ống thép nhồi bê tơng Kích thước dầm chọn b×h=600×350(mm) Cột sử dụng ống thép hộp vng 300×300×10(mm) Shear-head chọn thép hình tiết diện chữ H, với chiều cao tiết diện dầm h=350mm, chọn H200×200, đoạn vươn shear-head lấy lv=250mm Shear-head hàn vào mặt cột đường hàn dọc theo chu vi tiết diện lệch xuống phía so với trục tiết diện Tải trọng sàn tính theo TCVN 2737-1995 với trọng lượng thân hoạt tải sử dụng phân bố sàn q =15kN/m2 Ph n tích mơ men xác định chiều dài dầm thí nghiệm vị trí mơ men đạt giá trị (Hình 3.2.) 6000 d600x350 6000 6000 6000 Hình 3.2 Chọn kích thước dầm 15 Cét CFT H200x200 Ø8 a150 Ø8 a50 250 7Ø12 150 300 250 1400 150 350 650 (300x300) 150 7Ø22 2Ø20 Ø8 a50 7Ø12 1400 150 3100 50 100100 50 225 250 300 250 2Ø20 350 200 650 (300x300) 7Ø22 Ø8 a150 7Ø12 225 325 H200x200 650 122 163 325 50 200 100 Cét CFT 600 300 CẤU TẠO LIÊN KẾT MẶT CẮT NGANG- BỐ TRÍ THÉP Hình 3.3 Chọn kích thước dầm 3.1.2 Chế tạo mẫu thí nghiệm Cốt thép dầm xuyên qua lổ khoan sẵn mặt cột sau lắp đặt cốt đai chịu cắt Sau tiến hành đóng ván khn Các cốt thép buộc thành khối với Hình 3.6 Bố trí cốt thép cho mẫu vị trí, kí hiệu Strain gauge 16 3.1.3 Tiến hành đổ bê tông mẫu: Tiếp theo tiến hành đổ bê tông Bê tông cho sàn sử dụng bê tông thiết kế M350 trộn thủ công máy dùng phụ gia hóa dẻo để giảm lượng nước cho bê tông Mẫu đổ bê tông xong dưỡng hộ điều kiện phòng thí nghiệm 3.1.4 Thí nghiệm xác định cƣờng độ vật liệu: Bảng 3.1 Kết thí nghiệm bê tơng Thí nghiệm ngày uốn mẫu dầm Kích thước STT mẫu fctest (MPa) ft, test(MPa) 150×300 STT 29.70 3.00 150×150 36.23 Bảng 3.2 Kết thí nghiệm cốt thép A(mm2) fy(MPa) (mm) 50.24 300 20 314.0 454 22 379.9 454 Ghi chú: kết cường độ vật liệu bảng giá trị trung bình tổ mẫu thí nghiệm 3.1.5 Thiết bị thí nghiệm a Strain gauges: b Cảm biến đo chuyển vị LVDT c Máy bơm dầu d Kích thủy lực 17 3.1.6 Thiết lập, bố trí thí nghiệm: Hình 3.20 Thiết lập thí nghiệm Mẫu thí nghiệm bố trí hệ khung gia tải gồm hệ hai neo 36 chế tạo thép cường độ cao, đầu neo vào dầm đầu neo vào hệ móng bên Tải trọng thí nghiệm thực qua kích thủy lực với sức n ng 2500kN đặt chân cột Cảm biến đo áp lực dầu xác định lực tác dụng kích, L DT đo chuyển vị đầu cột bố trí Hình 3.16 3.1.7 Kết thí nghiệm quan sát Thực gia tải cho mẫu với cấp tải Pi=50kN, giữ tải chuyển vị LVDT biến dạng Strain gauges ổn định, thời gian giữ tải cấp phút quan sát ứng xử mẫu Hình 3.18 – 3.21 thấy phát triển vết nứt có lực tác dụng: Tại cấp tải P = 200kN xuất vết nứt nhỏ mặt dầm vị trí gần cạnh cột; 18 Hình 3.22 Sự phát triển vết nứt cấp tải 300kN Tiếp tục tăng tải trọng đến cấp tải P=300 kN vết nứt uốn lan bề mặt xuống mặt bên dầm, xu hướng vết nứt thẳng góc xiên dần xuống bụng dầm Hình 3.23 Sự phát triển vết nứt cấp tải 400kN Cấp tải P=400 kN vết nứt phát triển thêm, vài vết nứt phát triển Bề rộng vết nứt nghiêng lớn đo wcr = 0.1mm, góc nghiêng vết nứt cr = 50o, chiều cao bê tông vùng nén đỉnh vết nứt nghiêng c=120mm 19 Hình 3.24 Sự phát triển vết nứt cấp tải 500kN Tại Pu= 500 kN vết nứt nghiêng từ đặt tải phát triển cánh shear-head với góc nghiêng 45o, chiều cao bê tông vùng nén đỉnh vết nứt nghiêng c=10cm, Bề rộng vết nứt nghiêng lớn đo wcr = 0.5mm Hình 3.25 Sự phát triển vết nứt cấp tải 628kN Cấp tải Pu= 628 kN,vết nứt uốn lớn cạnh cột wcr = 2mm, vết nứt nghiêng lan nhanh đỉnh Shear-head, bề rộng vết nứt không phát triển đáng kể với wcr,max=1.0mm, dầm chuyển vị nhanh không tiếp nhận thêm tải trọng, bê tông vùng nén mặt dầm gần mặt cột bị ép vỡ, dầm phá hoại Qua quan sát trạng thái vết nứt cho thấy dầm bị phá hoại uốn, vết nứt nghiêng chưa phát triển hết Như khả chịu cắt dầm lớn so với khả chịu uốn 20 Trên Hình 3.26 đồ thị quan hệ tải trọng chuyển vị dầm thí nghiệm, cho thấy từ cấp tải P =550kN tải trọng tăng chậm biến dạng phát triển nhanh, điều phù hợp với quan sát từ mơ hình vết nứt thẳng góc cạnh cột phát triển nhanh hơn, chuyển vị đứng cột tăng nhanh vết nứt cắt không phát triển Dầm bị phá hoại uốn Hình 3.26 Đồ thị tải trọng – chuyển vị Hình 3.27 Đồ thị biến dạng cốt đai Trong thí nghiệm khảo sát biến dạng cốt đai cách bố trí Strain gauge nhánh cốt đai Kết thu Hình 3.27 cho thấy ứng xử cốt đai tương đối phức tạp biến dạng cốt đai phụ thuộc lớn vào số lượng vết nứt bề rộng vết nứt cắt qua cốt đai 21 3.1.8 Tính tốn xác minh lý thuyết tính tốn Từ kết thí nghiệm liên kết dầm bẹt cột ống thép nhồi bê tơng cho thấy mơ hình vết nứt dầm Hình 3.24 kết đo đạc vết nứt cắt Bảng 3, với chế truyền lực cắt ph n tích, thực tính tốn đóng góp chế vào khả chịu cắt dầm Kết cho Bảng Hình 3.28 Sự phân bố vết nứt dầm bị phá hoại Bảng 3.3 Các thông số vết nứt cắt Cấp tải Pi(kN) Bề rộng vết nứt w(mm) Góc nghiêng vết nứt cr (độ) P=100%Pu =628 1.0 400 Số cốt đai vết nứt nghiêng cắt qua lớp/ nhánh Bảng 3.4 Các thông số cốt thép Cốt đai Cốt dọc nf1 f mm f1 22 mm n nhánh nf2 Asw 201 mm2 f2 20 mm sw 150 mm rw 0,22 % As 3289 mm rs 1,83 % Chiều cao vùng bê tông chịu nén (mm) 60 22 Bảng 3.5 Các thơng số kích thước mẫu thí nghiệm b(mm) h(mm) a(mm) d(mm) f’c(Mpa) 600 350 50 350 29,7 Bảng 3.6 Khả chịu cắt dầm theo chế truyền lực cắt (kN) Lực cắt Vi(kN) Sự cài khóa cốt liệu 15.16 Cốt đai Cốt dọc Chốt chịu cắt Vùng nén bê tông Vsw1 Vsw2 0.14 0.0 189.2 131.95 - Σ i 336.5 Vtest 314.0 Hình 3.29 Biểu đồ thể đóng góp chế Hình 3.30 Biểu đồ thể khả kháng cắt theo lý thuyết thí nghiệm Qua kết tính tốn thấy rằng: - Khả kháng cắt chế Aggregate Interlock đóng góp không đáng kể vào khả chịu cắt giai đoạn phá hoại dầm - Hoạt động dowel q bé Nên tính tốn bỏ qua - Vết nứt nghiêng chủ đạo (có bề rộng vết nứt lớn nhất) không cắt 23 qua Shear – key, nên không tồn lực cắt Shear key gây - Lực cắt bê tông vùng nén cốt đai chiếm tỉ lệ lớntrong tổng khả chịu cắt - Và tổng lực cắt tính tốn theo chế chênh lệch khơng đáng kể so với kết thí nghiệm chứng tỏ độ tin cậy mơ hình tính tính hợp lý đóng góp chế Như vậy, vào kết tính đối chiếu với thực nghiệm cho thấy, lực cắt bê tông vùng nén cốt thép đai đóng vai tr quan trọng chiếm phần lớn khả chịu cắt dầm, tính tốn thiết kế cần kể đến hai thành phần khả chịu cắt dầm, chế lại đóng góp khơng đáng kể xem tăng độ an toàn cho dầm chịu cắt 3.1.9 Kết luận Hệ kết cấu sử dụng cột CFST – dầm bẹt BTCT nhà cao tầng giải pháp kết cấu với nhiều tiềm ứng dụng cần khai thác sử dụngtrong kết cấu cơng trình hiệu kinh tế - kỹ thuật mang lại Luận văn trình bày cấu tạo liên kết cột ống thép nhồi bê tông với dầm bẹt BTCT sử dụng Shear-key dạng thép hình chữ H hàn trực tiếp vào mặt cột đóng vai tr tiếp nhận tải trọng đảm bảo làm việc chung dầm - cột Mẫu thí nghiệm thực hiện, kết cho thấy phá hoại dầm phá hoại uốn, Bên cạnh đó,ứng xử nứt dầm qua giai đoạn tải trọng biến dạng cốt đai quan sát Những kết cung cấp hiểu biết r trạng thái làm việc dầm liên kết cột CFST- dầm bẹt BTCT sở để vận dụng điều chỉnh tính tốn thiết kế 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận văn thực nghiên cứu liên kết cột ống thép nhồi bê tông với dầm bẹt bê tông cốt thép (gồm giải pháp cấu tạo tính tốn) nhằm áp dụng hệ kết cấu vào thực tế xây dựng cơng trình Liên kết đề xuất kiểm tra thực nghiệm để đánh giá hiệu giải pháp cấu tạo tính tốn Dưới đ y KẾT LUẬN nhận được: - Luận văn phân tích giải pháp cấu tạo cho liên kết cột CFST với dầm bẹt BTCT gồm: Bố trí shear-head dạng thép hình chữ H chịu cắt; - Thực việc nghiên cứu chế truyền lực cắt để xác định yếu tố đóng góp vào khả kháng cắt vị trí liên kết cột CFST dầm bẹt BTCT - Thực chế tạo mẫu với kích thước thật thực thí nghiệm Kết thí nghiệm cho thấy khả chịu lực mẫu thấy nghiệm có kết gần với lý thuyết tính tốn, chứng tỏ tin cậy lý thuyết đề xuất tính tốn KIẾN NGHỊ Cần thí nghiệm thêm để khảo sát nhiều tham số ảnh hưởng đến cường độ liên kết ảnh hưởng Shear-head đến phân bố độ cứng liên kết ảnh hưởng đến mơ hình phá hoại liên kết Nghiên cứu khả chịu cắt liên kết dầm bẹt bê tơng cốt thép có yếu tố có dự ứng lực ... văn với đề tài: Nghiên cứu khả chịu cắt liên kết cột ống thép nhồi bê tông với dầm bẹt bê tông cốt thép Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu tổng quan cột CFST, dầm bẹt bê tông cốt thép; liên. .. nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Mối liên kết cột CFST dầm bẹt BTCT Phạm vi nghiên cứu: Khả chịu cắt liên kết cột CFST với dầm bẹt BTCT Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết tính tốn; nghiên. .. triển hệ thống liên kết gồm cột CFST bọc bên cột bê tông cốt thép dầm bê tông cốt thép xuyên qua vị trí liên kết Trong nghiên cứu này, vị trí liên kết cột - dầm ống thép bị gián đoạn, dầm v ng gia