Khảo sát sự ảnh hưởng của tải trọng sàn đối với ứng xử nén của nút cột – sàn bê tông cốt thép

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TRUNG KIÊN KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG SÀN ĐỐI VỚI ỨNG XỬ NÉN CỦA NÚT CỘT - SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP Chuyên Ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp Mã Số Chuyên Ngành: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH - THÁNG 02 NĂM 2016 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG Hồ Chí Minh Cán hướng dẫn khoa học 1: TS HỒ HỮU CHỈNH Cán hướng dẫn khoa học 2: TS TRÀN THẢI MINH CHÁNH Cán nhận xét 1: Cán nhận xét 2: Luận văn bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp Hồ Chí Minh Ngày 19 tháng 02 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch : PGS.TS Nguyễn Văn Hiệp Thư ký : TS Lê Văn Phước Nhân Thành viên Phản biện : PGS.TS Nguyễn Minh Long Thành viên Phản biện : TS Trần Cao Thanh Ngọc Thành viên : TS Huỳnh Minh Phước Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng khoa quản lý chuyền ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN TRUNG KIÊN MSHV: 13210142 Ngày, tháng, năm sinh: 12/06/1987 Nơi sinh: Cần Thơ Chuyên ngành: KTXD CT dân dụng công nghiệp Mã số: 60.58.02.08 I TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát ảnh hưởng tải trọng sàn ứng xử nén nút cột - sàn bê tông cốt thép II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Khảo sát ứng xử nén nút liên kết cột - sàn bê tông phương pháp thí nghiệm So sánh kết thí nghiệm với lý thuyết tính tốn nghiên cứu liên quan Rút kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHỆM VỤ : 19/01/2015 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 15/12/2015 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: TS HỒ HỮU CHỈNH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: TS TRẦN THÁI MINH CHÁNH Tp HCM, ngày 29 tháng 02 năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LỜI CẢM ƠN Thành công nỗ lực khơng ngừng thân họ, Và tơi khơng vậy, càn có giúp đỡ thầy cỏ, bạn đồng nghiệp người hỗ trợ nhiệt tình thực thí nghiệm cho tơi Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn lủ TS Hồ Hữu Chỉnh TS Trail Thái Minh Chánh Hai thầy tận tình hướng dẫn, truyền đạt kỉnh nghiệm tư duy, lý luận khoa học động viên suốt trình nghiên cứu, thực đề tài trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM Kế đến, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Khoa Kỹ Thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM truyền dạy kiến thức quý giá cho tôi, đố kiến thức thiếu đường nghiên cứu khoa học nghiệp sau Cuối củng, xin cảm ơn anh Lẽ Quang Hỏa vả người hỗ ượ nhiệt tinh cho tỏi từ chuyên đen linh thản Tơi gãng de hồn thành luận vần cách tốt không cưng không tránh khỏi thiêu sót Kính mong quỳ Thầy Cơ, càu nhả chun mơn nhà khoa học dóng góp ý kiến cho tơi Xin chân thành cảm ơn ! Tp Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 01 năm 2016 Nguyễn Trung Kiên NỘI DUNG TÓM TẮT CỦA LUẬN VĂN Một số kí hiệu viết tắt Chương I: Giói thiệu Mở đầu Mục tiêu đề tài Ý nghĩa nghiên cứu 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương II: Tổng quan nghiên cứu liên quan Chương ni: Lý thuyết tính tốn Chương IV: Khảo sát thực nghiệm Mẩu Phương pháp thí nghiệm 2.1 Sơ đồ thí nghiệm 2.2 Thiết bị thí nghiệm 2.3 Qui trình thí nghiệm Chương V: Phân tích kết thí nghiêm thảo luận Chương VI: Các kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng việc thực hướng dẫn TS Hồ Hữu Chỉnh TS I ran Thái Minh Chánh Các kết luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 01 nãm 2016 Nguyễn Trung Kiên MỤC LỤC Nhiệm vụ luận văn Thạc Sĩ .1 Lời cảm ơn Lời cam đoan .4 Ghi ký hiệu Tóm tắt luận văn Chương I: GIỚI THIỆU 1.1 MỞ ĐẦU 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .7 1.3 Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU .7 1.3.1 Ý nghĩa khoa học .7 1.3.2 Ý nghĩa thục tiễn .8 Chương II: TỒNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 2.1 Bianchini 1960 (ACI318-1995) .8 2.2 Gamble & Klinar (1991) 2.3 Kayani(1992) 10 2.4 Shu & Hawkins (1992) .10 2.5 Ospina & Alexander (1998) 11 2.5.1 ứng xử nút cột sàn betong cốt thép khơng có có tải sàn 14 2.5.2 Trạng thái ứng suất liên kết 16 2.5.3 Ảnh hưởng lực sàn 16 2.5.4 Ảnh hường kích thước sàn cột .18 2.5.5 Ảnh hưởng lõi HSC vùng nút liên kết 19 2.5.6 Ảnh hưởng cường độ bê tông nút sàn-cột 20 2.5.7 Công thức thiết kế cho cột .20 Chương III: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 21 Chương IV: KHẢO SÁT THÍ NGHIỆM 22 4.1 Mẩu 22 4.1.1 Vật liệu kích thước mỉu 22 4.1.2 Quá trình đúc mẫu từ coppha-thép-dán Sttain Gauge thép-đỗ betong-bảo dưỡng-hồn thiện mẫu-dán Sttain Gauge bê tông 23 51 4.2 Phương pháp thí nghiệm 25 4.3 Sơ đồ thí nghiệm 27 4.4 Thiết bị thí nghiệm 29 4.5 Quy trình thí nghiệm 30 4.6 Một số hình ảnh thí nghiệm 31 Chương V: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 5.1 Kết thí nghiệm 34 5.2 Hình thái vết nứt 34 5.3 ứng xửcũa mau thí nghicm 35 5.4 Ảnh hưởng tải trọng sàn 39 5.5 Công thức đề nghị 39 Chương VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CỦA TÁC GIẢ 46 6.1 Kêtluận 46 6.2 Kiến nghị 46 Tài liệu tham khảo 47 Danh mục hình ảnh 48 Danh mục bảng 50 Muc lục 51 52 MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT fc c ưỜTLg Jụ chị u nén trung bình cột bê tông, MPa fcCường độ chịu nén mầu bê tơng hình lập phương, fcu Cường độ chịu nén cùa mẫu bẽ lùng hình Crụ tròn, MPtì fC5 Cường dộ chịu nen mẫu be tông sàn, MPa fee Cưởng độ chịu nén cứa trê tông cột MPa fce Cường Jộ chịu nen hiệu dụng tông cột MPa fy Cường độ chây đèo cùa ent thép dọc trù lì g cột MPa MPa Ag Diện tích mặl cất ngang cột, ntm2 Ast Diện tích cồt thép dọc cột mm2 h Chiều dày sàn, mm c Kích thước cột vng, mm Qs Tổng hoạt tải thí nghiệm đặt 04 gổc sàn Qo Tổng hoạt tải thí nghiệm đặt 04 gốc gây phá hoại sàn pQ Lực thí nghiệm gây phá hoại đặt cột acc Tỉ số cường độ bê tông cột bê tông sàn ace Tỉ số cường độ hiệu dụng bê tông cột bê tông sàn Ơ.Q Tỉ số hoạt tải thí nghiệm đặt sàn tải gây phá hoại sàn DANH MỤC HÌNH ÁNH Hình 2.1 Chi tiết mẫu thí nghiệm - cột Hình 2.2 Biểu đồ mẫu thí nghiệm có khơng có lực tác dụng lên sàn Hình 2.3 Hình thái vết nứt khơng có lực tác dụng lên sàn Hình 2.4 Hình thái vết nứt có lực tác dụng lên sàn Hình 2.5 Ảnh huởng tải sàn vùng phía nút Hình 2.6 Ảnh huởng tải sàn vùng phía ngồi nút Hình 2.7 Ket thí nghiệm khơng có tải sàn theo Ospina Alexander (1998) Hình 2.8 Kết thí nghiệm có tải sàn theo Ospina & Alexander (1998) Hình 2.9 Ảnh huởng kích thuớc sàn-cột h/c Hình 2.10 Ảnh huởng lõi betong cuờng độ cao Hình 2.11 Biểu đồ so sánh tác giả Ospina & Alexander với CSA ACI Hình 3.1 Biểu đồ tuơng quan lý thuyết tính tốn Hình 4.1 Thí nghiệm nró mail bè lơng thí nghiím kéo thép Hình 4.2 Sơ đồ hình học mẫu thí nghiệm Hình 4.3 Các mẫu thí nghiệm đúc sẵn Hình 4.4a Kết nén mẫu bê tơng Hình 4.4b Sử dụng máy trộn bê tơng 0.25m3 Hình 4.5a Mặt bố trí Strain Gauge Betong Hình 4.5b Sơ đồ thí nghiệm Hình 4.5c Bố trí thép cột, sàn Strain Gauge Thép Hình 4.6a Kích thủy lực 500T điều khiển (lps) Hình 4.6b Load cell đồng hồ đo lực (kg) Hình 4.7a Chi tiết gia cường chân cột khí nén mẫu Hình 4.7b Chi tiết gia cường đầu cột khí nén mẫu Hình 4.7c Sơ dồ thí nghiệm tim lải IAn nhài Qo phá hoại sàn Hình 4.7d Sơ dơ thi nghiệm OỂQ cột Hình 4.7e Cột bị phá hoại & vết nứt xuẩt sàn Hình 4.7g Cột dưứj bị pliá hoại Hình 4.7h Quá trình vận chuyển mẫu khỏi phòng thí nghiệm Hình la Hình thái vết nứt tải sàn nhỏ ( > ■ > > - ■ 250 500 750 1000 1250 1500 Lực tác dụng (kN) M19-35-70% Hình 5.2d Biểu đồ quan hệ lực tác dụng biến dạng bê tông cột - M19-35-70% 37 u.u -0.5 ■ Bien dạng thép cổt (%) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 250 500 750 100Ũ Lực tác dụng (kN) 1250 500 Bỉển dạng bẻ tơng cột (%) Hình 5.3a Biểu đồ quan hệ ỉực tác dụng biển dạng thép cột - TÔNG HỢP Hình 5.3b Biểu đồ quan hệ lực tác dụng biến dạng bê tơng cột - TƠNG HỢP 38 Hỉnh 5.3a hình 5.3b, tãi trọng sàn cao tlii bi én dạng thép eúa cột vá cột dưửĩ tăng, làm VĨIỘC gần dồng dcu Tảĩ trụng sân Ibấp thỉ cột trẽn nhiều vả nhanh han cột Nhưng xét tồng thể, tái sàn cao thl CỘI vả lãm việc cao 5.4 Ảnh hưởng tải trọng sàn Tái trọng sàn tang thi úng suẩt hữu hỉệu cùa nút sản-cột giám MỐI QUAN HỆ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG TRÊN SÀN " > ■ Series A, h/c=0.75,acc>4.5 " * ■ Series A, h/c=0.75,acc>3.5 " □ Series A, h/c=0.5, acc>2.5 — * * Series A, h/c=0.5, acc