Khảo sát sự trượt tương đối giữa ống thép và bê tông đến khả năng chịu lực của cột ống thép nhồi bê tông chịu nén lệch tâm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM TRƯỜNG TÍN KHẢO SÁT SỰ TRƯỢT TƯƠNG ĐỐI GIỮA ỐNG THÉP VÀ BÊ TÔNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG CHỊU NÉN LỆCH TÂM Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 TÓM TẮT LU N VĂN THẠC S K THU T Đà Nẵng - Năm 2015 Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM M Phản biện 1: PGS TS Trương Hồi Chính Phản biện 2: TS Trần Anh Thiện Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 26 tháng 12 năm 2015 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU đề tài tông/Concrete-filled steel tube (CFST bêtông [30] [24] [3,8,15] [12] - bê tông [34] [2] [1] 2 M ứ Đ ứ ) P ứ u lý thuy c nghi m: CHƯƠNG ỔNG QUAN VỀ CỘ ỐNG HÉP NHỒI BÊ TÔNG (CFST) 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG 1.1.1 Khái niệm cột ơng thép nhồi bê tông H ỗ ô … [2] i bê tông ng z p y Vz.Sd Vy.Sd x x My.Sd Mz.Sd Nx.Sd y z Hình 1.1 Cấu tạo cột ống thép nhồi bê tông 1.1.2 Phân lo i cột ng thép nhồi bê tơng 1.2 MỤC ĐÍCH, ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.2.1 M T đ ứu 1.2.2 Độ ứu K t c u CFST có nhi t tr t c u thép, k t c u bê tông, ho c k t c u bê tông c t thép M t s nh ng l i ích kinh t i s d ng c u ki n CFST p pha q trình thi cơng, mà làm gi v H giá tr nhân công a s d ng lo i k t c u làm cho h khung nhà nh g n nhẹ m t i tr ng tác d v y s ti p t c làm gi m giá thành cơng trình M t s h n ch CFST gi i h m r ng vi c s d ng c a lo i c u ki n i v i s hi u bi t v ng x c a M t c u ki n CFST bao g m hai v t li u v i s khác gi ng cong ng su t-bi n d ng ng x khác bi t rõ r t S a hai v t li t m t tốn khó vi h nh thu c tính k t phá ho i ph n l n ph thu c vào hình d ng, chi thép Các thơng s ng kính, b dày ng thép, k t dính gi a hai m t ti p xúc c a v t li u thép bê tông, s giam hãm c a bê tông ng su ng t bi n, s co ngót, d ng t i tr s n ng x c a k t c u CFST T i tr ng d c tr c c t, c u ki n d m-c t CFST, liên k t/m i n r ng rãi th gi i nhi ng v c nghiên c u nm tm c i v i nh ng d ng c a c u ki ng m c dù s gia m mô hình th t, cịn l th nghi c th c hi n m u thí nghi m i nh v ng kính kho ng in ho c nh u gi i h n t i tr ng c a thi t b th nghi m s c n thi t th c hi n th nghi m m t cách kinh t Cho dù k t qu có th c suy lu n m th c t v c t l c s d ng t câu h i gây tranh cãi, m t dù nh ng nghiên c u g Nh t B u gi i quy t v quan tr ng [30] ố ố ố ộ u nén lệch tâm CHƯƠNG KHẢO SÁ BÀI OÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ VÀ HỰC NGHI M 2.1 PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐỐI VỚI CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG 2.1.1 P rì ủ đ o tốn ần tử cột ng 2.1.2 Xây dự thép nhồi bê tông 2.1.3 M ì 2.1.4 M ì ữa ậ ệ 2.1.5 P ậ N a b Hình 2.2 a) b) Hình 2.2 Hình 2.3 c) n a) b) c) c) ộ CFST Hình 2.3 M c (Hình 2.4) Loaded frame 1 250 Concrete core 250 strain gauge on concrete strain gauges on steel Steel tube 250 strain gauge on concrete strain gauges on steel 250 250 Sections: 1-1 2-2 250 250 250 9-9 9 a, Thi t k b, M c, ệ Hình 2.4 2.2 KHẢO SÁ BÀI ỐN BẰNG HỰC NGHI M 2.2.1 Thuộc tính vật liệu a Thử nghi M 3-4 xá định thuộc tính ống thép cl c c t t ng thép d c dài 30 cm, b r ng kh o sát t nh làm c t thí nghi m B ng 2.1 Kí ẫ Độ c mẫu thép (mm) C ề rộ (mm) Chiều dài (mm) 3,96 32 80 3,96 32 80 Hình 2.7 Bi b Thử nghi ờng cong kéo thép xá định thuộc tính lõi bê tơng: nh thu c tính c a lõi bê tơng, ti n hành ch t o m u gi c t M c ch t o b ng cách ỡng h bê l y thi t k ta ti n hành làm thí nghi thu c tính c a lõi bê tơng Hình 2.8 Mẫu lõi bê tơng mẫu lõi có ống thép b c quanh nh 10 Hình 2.16 Hình bê tơng cột b Thiết bị thí nghi m Strain gauges: Hãng s n xu t: Tokyo Sokki Kenkyujo.Co.,Ltd - Nh t b n n d ng c a lõi bê tông ng thép, ta dùng c m n d ng g i Strain gauges Nguyên lý làm vi c c a bi strain gauges bi n d n tr c sinh m u th m t phi n c dán lên m phi nd c chuy n ti t qu c a n tr c a phi n tr s ch u s bi i t n tr Bi i tỷ l xác bi n d ng Data logger TDS-303: Hãng s n xu t: Tokyo Sokki Kenkyujo.Co.,Ltd - Nh t b n TDS-303 m t thi t b t LVDT – c m bi đ c d li u t strain gause ển vị: model LDC 500C (Linear Variable Displacement Transducer) M c u ki c a c m bi D nv c a ng c a t i tr c k t qu xác t t nh t vi u u 11 tiên ph i ch t nh xác m t phẳng chuẩ m t a chuẩn không di chuy công vi c c a ta g n m ng u ng c a t i tr ng có s trí c a c u ki n k t c u v i, u c a c m bi n lên k t c D mt m iv mt n v ta c Load cell LCC11T030: hãng s n xu t: A&D, Nh t B n Load cell thi t b c m bi n l c ho t c có t i tr ng ho c l ng d a nguyên ng lên thân load cell làm cho thân load cell b bi n d ng (giãn ho nt is chi u dài ti t di n c a s i kim lo i c dán thân loadcell d strain gauges S nm ts n tr strain gauges i giá tr c i d n t i s Các tín hi i n tr ná u c thu l i x lý thông qua ph n m m máy tính c Lắp đặt thí nghi m Vi lúc b c ti n hành m t cách cẩn th n t u ch t o n v thép c dán vào m t c nh i bê tông thông qua c t Sau dán strain gauges, ti n hành ki m tra l i ch c ch n r i m i hàn c a l i Do strain gauges thi t b n t , r t d h ng v i nhi cao sinh trình hàn n n hàn ph i có bi n pháp h nhi strain gauges v n ho m b o cho ng t t nv nh i bê tông vào c t thông qua rãnh ch a sẵ 10mmx90m c c dán c n ph i làm s ch b m t bê tông, sau 12 m t l p keo epoxy r t m mb c g n ch c vào bê tơng e Hình 2.22 C c ti p theo l ển v thép bê tông t h th ng gia t ng H th ng kích th y l m t kích 30 t n, t ng bao g m m load cell theo dõi trình gia l cl t m t kích 10 t n, thép cl m t thi t b nv c t thêm nh c t q trình thí nghi m T t c thi t b c ki m tra v xác tin c y Quá trình gia t vi c th c hi n theo m t quy trình cho sẵn v i ng th i l c tác d ng theo Theo dõi trình ch u l c c a c ho i (chuy n v nh >5cm) n c c cho b phá 13 Hình 2.25 Hình nh cột hệ thống gia t i thí nghiệm Hình 2.28 Cột sau gia t i 14 CHƯƠNG PHÂN ÍCH KẾ QUẢ VÀ HẢO LUẬN 3.1 PHÂN ÍCH KẾ QUẢ VÀ HẢO LUẬN Quá trình thí nghi m k t thúc chuy n v cl u c t quan sát m t nh phá ho i Theo dõi q trình thí nghi m, ghi chép s li u so sánh v i mơ hình ph n t h u h n K t qu i d ng bi t qu so sánh gi a th c nghi m mô ph di n m t h t c bi u cho th y s sai khác c pháp kh o sát Ph c hi trình ch t o m c ti n hành thí nghi m Hình 3.1 Hình nh so sánh k t qu gi a mơ hình số mơ hình thí nghiệm k t qu mô ph ng sát v i th c t thí nghi ph thơng s i u vào Tuy nhiên th c t , l c ma sát gi a b m t ng thép v i b m t lõi bê tông khơng kh tốn kh u có t Trong lu ng r t l n k t qu c hi n gi i 15 toán lý thuy t b ng phép th d n v i l ma sát khác nhau, k t qu so sánh v i th c nghi s ma sát g t giá tr h s xu t m t h i th c t nh t (Hình 3.2) Hình 3.2 Hệ số ma sát b m t ti p xúc gi a vỏ ống thép v i lõi bê tông Khi gia t i ta nh n th y ph n 1/3 chi u cao c t phía bi n d ng r t l n so v i v trí khác c a c c bi t t i v trí chi u cao kho ng 1,75m xu t hi n bi n d ng c c b V i c p l c 300kN, ta th y v trí nguy hi m nh i v i bi n d ng thép x p x 3.500.10- mm iv ic ng b ng phân b th y v trí nguy hi m nh th 3.4) n d ng t V i c p l c 300kN, ta i v i bi n d ng thép x p x 2500.10-6, u so v i c t khơng có liên Hình 3.3, Hình 16 Hình 3.4 Bi n dạng c a thép l c tác dụng 200kN, 250kN, 300kN Trong bi nh , c hai c bi n d ng bê tông, ta nh n th y v i c p l c u có bi n d bi n d ng c a ng thép (Hình 3.6, Hình 3.7, Hình 3.8) T c lúc gi a ng thép lõi bê tông t n t i m t l c liên k t Có th nói lúc bê tơng ng thép làm vi ng th p l c l ng bi n d ng bê tơng c a c cịn theo bi n d ng v thép n a Ta nh n th y ph n bê tơng có xu ng tách kh i v thép V i l c l u nh n th y iv ic quan tr ng vi c gi ph n lõi bê tơng khó tách r i v Hình 3.6 Bi n dạng lõi bê tông v i l c 50kN, 100kN, 150kN 17 Hình 3.7 Bi n dạng lõi bê tơng v i l c 200kN, 250kN, 300kN Hình 3.8 So sánh chuyển v ống thép bê tông Kh o sát riêng t i v trí m t c t 1-1 v thép chênh l ch r t l 3.9 iv ic nh c t, giá tr chuy n v n l c nén gi a hai c t (Hình n d ng th ul ct nh 18 Hình 3.9 Chuyển v c a ống thép v i cấp l c khác m t cắt 1-1 Hình 3.10 Quan hệ gi a chuyển v ỉnh cột - l c tác dụng 19 Hình 3.11 T a lõi bê tông, ống thép v i bu lông Phân tích m i quan h gi thép (Hình 3.12, Hình 3.13 i c a lõi bê tông v iv ic u ng su t c t x y ch m Khi l c tác d n m t giá tr x nh s t md n ng su t c ỡng t ul cc ac t n v thân c kh u l c Nguyên nhân c a vi c gi m kh c tm t ng thép, s t x y l tm t tm c nh khơng cịn ul cc a h iv V i c u trình di n gi n nc tm t nh, nh vào tác d v i bê tơng, c t có kh t ul t n m t v trí cân b ng m i C t ti p nm im im t nh 20 ối - ứng suất Hình 3.12 Quan hệ gi Hình 3.13 Quan hệ gi ối - l c tác dụng, gi a ứng suất - bi n dạng Vai trò c t quan tr ng kh ch u l c c a c t ng thép nh i bê tơng Kh o sát mơ hình v i giá tr gi a ng su t v i s th ng kho ng cách hai bu lông cho ta c m i quan h gi a giá tr tk t ng th ng kho ng cách bu lông d ng bu lơng b trí m ch u l c v i kho xu t u 200 mm (Hình 3.14 ) 21 Hình 3.14 Quan hệ gi a số ng, kho ng cách hai bu lông v i ứng suất 3.2 NHẬN XÉ Kh ng th i hai mơ hình c t có khơng có liên k t ch u c t cho ta th y r ng vai trò quan tr ng c a liên k t ch u c t kh u l c c a c t ng thép nh i bê tông Các liên k t ch u c t có tác d c liên k t gi a v thép lõi bê tông làm gi m s u l c Trong th c t trình làm vi c c t ng thép nh i bê tơng s ng v trí bu lơng hóa s ng Vi c t ng kho ng cách bu lông c n thi t trình thi t k K t qu thí nghi m cho g n sát v i k t qu mơ hình ph n t h u h n m t l n n a ki m ch n c a lý thuy t áp d ng 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ K ậ Lu n hành nghiên c u kh o sát s i gi a ng thép bê tơng c hai mơ hình lý thuy t th c nghi m K t qu cho th y t ng quan v trình làm vi c c a c t ng thép nh i bê tông c ng s ng h i gi a ng thép lõi bê tông c a c u ki n c t ng thép nh u ki n ch u nén l ch tâm K t qu cho th y s n kh ng nh t nh c c a c t ng thép nh i bê tông Kh xu ng kho ng cách gi i c t CFST làm vi c hi u qu Cho th y trình phân ph i l i ng su t bi n d ng c a c ng h p c o D 12 23 K ị   25-35)%  24 ... i bê tông vào c t thông qua rãnh ch a sẵ 10mmx90m c c dán c n ph i làm s ch b m t bê tông, sau 12 m t l p keo epoxy r t m mb c g n ch c vào bê tông e Hình 2.22 C c ti p theo l ển v thép bê tông. .. m: CHƯƠNG ỔNG QUAN VỀ CỘ ỐNG HÉP NHỒI BÊ TÔNG (CFST) 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG 1.1.1 Khái niệm cột ơng thép nhồi bê tông H ỗ ô … [2] i bê tông ng z p y Vz.Sd Vy.Sd x x My.Sd Mz.Sd... nhồi bê tông 1.1.2 Phân lo i cột ng thép nhồi bê tơng 1.2 MỤC ĐÍCH, ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.2.1 M T đ ứu 1.2.2 Độ ứu K t c u CFST có nhi t tr t c u thép, k t c u bê tông, ho c k t c u bê tông