Nghiên cứu sự làm việc của cốt đai đến khả năng chịu cắt của sàn trong liên kết cột ống thép nhồi bê tông với sàn phẳng.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HOÀNG HỒNG ĐIỆP NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỐT ĐAI ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN TRONG LIÊN KẾT CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG VỚI SÀN PHẲNG Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng cơng trình DD & CN Mã số : 858.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG 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 Kỹ thuật họp trường Đại học Bách Khoa vào ngày 20 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin-Học liệu, 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 Kết cấu sàn phẳng (sàn phẳng bê tơng cốt thép sàn phẳng bê tông ứng lực trước) xem giải pháp sàn hiệu làm giảm chiều cao tầng, tăng số tầng sử dụng thuận tiện cho thi công đẩy nhanh tiến độ xây dựng, thuận lợi cho việc bố trí đường ống thiết bị kĩ thuật, dễ dàng thơng gió linh hoạt bố trí mặt so với kết cấu sàn có dầm Đối với nhà nhiều tầng, nhà cao nhịp khung lớn lực dọc cột lớn Nếu sử dụng giải pháp kết cấu bê tơng cốt thép thơng thường kích thước cột lớn ảnh hưởng đến mặt kiến trúc khơng gian sử dụng cơng trình, giải pháp cột ống thép nhồi bê tông (Concrete Filled Steel Tube - CFST) lựa chọn hợp lý để thay cột bê tông cốt thép truyền thống ưu điểm vượt trội mặt kĩ thuật độ cứng lớn, cường độ cao, độ dẻo khả phân tán lượng lớn, mặt công nghệ cột ống thép nhồi bê tông dễ dàng thi công không tốn coffa, rút ngắn thời gian thi cơng xây dựng cơng trình Như vậy, việc kết hợp hai loại kết cấu sàn phẳng (sàn phẳng bê tông cốt thép sàn phẳng bê tông ứng lực trước) cột ống thép nhồi bê tông cho kết cấu nhà cao tầng đem lại hiệu cao mặt kinh tế, kĩ thuật Tuy nhiên, vấn đề lớn kết hợp hai loại kết cấu liên kết Cơ chế ứng xử liên kết cột ống thép nhồi bê tông sàn phẳng phức tạp chưa hiểu rõ Hiện nay, nghiên cứu thực nghiên cứu tổng thể cho liên kết cột với sàn phẳng chưa có nhiều nghiên cứu đề cập đến đóng góp phận liên kết đến khả chịu cắt liên kết cột CFST sàn phẳng Đối với sàn phẳng vấn đề cần quan tâm khả chịu cắt thủng sàn Giải pháp sử dụng cốt đai đáp ứng việc tăng cường độ chịu cắt ứng xử dẻo cho liên kết Do đó, cần có nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng cốt đai đến khả chịu cắt sàn đề xuất vị cần bố trí cốt đai, kiểu cấu tạo cốt đai đánh giả khả làm việc cốt đai với tiêu chuẩn thiết kế để từ đưa giải pháp cấu tạo, tính tốn hợp lý nhằm áp dụng hiệu hệ kết cấu sàn phẳng cột ống thép nhồi bê tông xây dựng nhà cao tầng Đấy lý để thực luận văn với đề tài: “nghiên cứu làm việc cốt đai đến khả chịu cắt sàn liên kết cột ống thép nhồi bê tông với sàn phẳng” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu tổng quan cột CFST, kết cấu sàn phẳng (sàn phẳng bê tông cốt thép sàn phẳng bê tông ứng lực trước) liên kết cột CFST sàn phẳng, làm việc cốt đai chịu cắt; - Nghiên cứu thực nghiệm đóng góp cốt đai đến khả chịu cắt liên kết cột CFST với sàn phẳng (sàn phẳng bê tông cốt thép sàn phẳng bê tông ứng lực trước); - Đưa lưu ý thiết kế, cấu tạo cốt đai liên kết Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Mối liên kết cột CFST sàn phẳng (sàn phẳng bê tông cốt thép sàn phẳng bê tông ứng lực trước) Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát làm việc cốt đai liên kết cột CFST sàn phẳng Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết; nghiên cứu thực nghiệm Kết dự kiến - Kết ứng xử cốt đai từ mơ hình thí nghiệm, vị trí làm việc cốt đai; - Đưa lưu ý thiết kế, tính tốn, cấu tạo hình thức đai vị trí liên kết Bố cục đề tài Mở đầu: Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Chương 1: Tổng quan kết cấu cột CFST, sàn phẳng (sàn phẳng bê tông cốt thép sàn phẳng bê tông ứng lực trước) mối liên kết cột CFST với sàn phẳng Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử cốt đai liên kết cột CFST sàn phẳng BTCT Chương 3: Tính toán khả chịu cắt cốt đai Kết luận kiến nghị Danh mục tài liệu tham khảo CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CỘT CFST, SÀN PHẲNG VÀ MỐI LIÊN KẾT GIỮA CỘT CFST VỚI SÀN PHẲNG 1.1 Tổng quan cột ống thép nhồi bê tông 1.1.1 Khái niệm cột ống thép nhồi bê tông 1.1.2 Phân loại cột ống thép nhồi bê tông 1.1.3 Ưu điểm, nhược điểm cột ống thép nhồi bê tông 1.1.4 Khả áp dụng 1.2 Tổng quan loại sàn phẳng BTCT 1.2.1 Sàn phẳng BTCT thường 1.2.2 Sàn phẳng bê tông ứng lực trước 1.2.3 Sàn Bubbledeck 1.3 Tổng quan liên kết cột ống thép nhồi bê tông với sàn phẳng bê tông cốt thép 1.3.1 Nghiên cứu Jin-Won Kim 1.3.2 Nghiên cứu Y Su, Y Tian 1.3.3 Nghiên cứu Cheol-Ho Lee 1.3.4 Nghiên cứu Young K.Ju 1.3.5 Nghiên cứu Hiroki Satoh 1.3.6 Nghiên cứu Alessandra L Carvalho 1.3.7 Nghiên cứu Thibault Clément 1.4 Các hình thức bố trí cốt đai sàn 1.5 Kết luận chương CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT ĐAI ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU CẮT THỦNG CỦA SÀN 2.1 Cơ chế chịu cắt cốt đai tiết diện nghiêng Trên vị trí đầu cột nơi có lực cắt lớn ứng suất tiếp lực cắt ứng suất pháp mômen gây ứng suất kéo nghiêng với trục góc Khi ứng suất kéo vượt qua cường độ chịu kéo bê tông gây khe nứt nghiêng Theo vị trí vết nứt nghiêng hình thành xuất thành phần lực để chống lại lực cắt 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, Vsw,i - Transverse reinforcement ; Sự làm việc Shear - key, V (Hình 2.1) Shear-key Sµn BTCT Sµn BTCT Cét CSFT vi vsw1 vagg vsw2 Nch v hc av lv a0 v hc Ndow Nagg v vch Cét CSFT N VÕt nøt c¾t chÝnh av lv L/2 vi vdow a0 L/2 Hình 2.1 Cơ chế chuyển lực cắt qua khe nứt nghiêng Như vậy, khả chịu cắt khe nứt nghiêng tổng kháng cắt chế thể qua công thức tổng quát sau: Vtot  Vch  V  Vagg  Vdow   Vsw,i (2.1) 2.2 Phân tích đóng góp cốt đai đến khả chịu cắt sàn 2.3 Tiêu chuẩn tính tốn khả chịu cắt thủng sàn có kể đến cốt đai 2.3.1 Tiêu chuẩn ACI 318-14 a Cường độ chịu cắt cho bê tơng sàn khơng có cốt đai Đối với sàn làm việc hai phương phá hoại cắt xảy tác dụng cắt thủng sàn Đặc điểm cắt thủng vết nứt cắt theo dạng hình hình tháp xung quanh cột, mũ cột mũ cột Góc nghiêng tháp chọc thủng so với mặt nằm ngang θ phụ thuộc vào chất số lượng cốt thép sàn chúng nằm khoảng θ = 200 ÷450 Trong trường hợp sàn khơng có cốt đai khả chịu cắt bê tông sàn xác định giá trị nhỏ của:  Vc   f c' bo d;   4 '    f c bo d; β    αs d    f c' bo d     bo  (2.18) Trong đó: Vc độ bền danh nghĩa theo lực cắt bê tông (lb); f’c độ bền nén bê tông (psi); d chiều cao làm việc tiết diện (in); bo chu vi dọc theo tiết diện tới hạn (in); β tỉ số cạnh dài chia cạnh ngắn tiết diện cột; αs =40 cột (tiết diện tới hạn cạnh), αs =30 cột biên (tiết diện tới hạn cạnh), αs =20 cột góc (tiết diện tới hạn cạnh) Theo ACI 318-14 chu vi tiết diện tới hạn b0 xác định vị trí cho b0 đạt giá trị nhỏ khơng gần d/2 tính từ cạnh góc cột, vùng tải trọng tập trung vùng sàn thay đổi tiết diện Hình 2.7 mô tả cách xác định chu vi tới hạn cho trường hợp tiết diện chịu tải khác nhau: d/2 d/2 Tiết diện cột d/2 d/2 d/2 d/2 Diện tích chịu tải thực b Chu vi tiết diện tới hạn a Tiết diện cột Chu vi tiết diện tới hạn D D+d d/2 Chu vi tiết diện tới hạn Chu vi chịu tải hiệu D D+d Hình 2.7 Xác định chu vi tiết diện tới hạn b Khả chịu cắt thủng sàn sử dụng cốt thép chịu cắt Theo ACI 318-11 cường độ chịu cắt thủng cho phá hoại khu vực cốt thép chịu cắt tính tốn việc cộng đóng góp bê tơng cốt thép chịu cắt, cường độ chịu cắt bê tơng thường nửa cường độ chịu cắt thủng sàn mà khơng có cốt thép chịu cắt Tuy nhiên, trường hợp sử dụng đinh chống cắt ACI 318-11[7]đề xuất đóng góp bê tơng 3/4 cường độ chịu cắt thủng sàn khơng có cốt thép chịu cắt Do đó, cường độ chịu cắt thủng với cốt đai là: d VR  b0 d f c'  Asw f yw sw (2.19) Và cường độ chịu cắt thủng sàn sử dụng đinh chống cắt là: d VR  b0 d f c'  Asw f yw sw (2.20) Trong đó: b0 chu vi dọc theo tiết diện tới hạn khoản d/2 từ biên vùng gối tựa, d chiều cao làm việc hiệu sàn, fc’ cường độ chịu nén bê tơng MPa, Asw diện tích tiết diện ngang chu vi cốt thép chịu cắt xung quanh cột, sw khoản cách chu vi cốt thép chịu cắt fyw cường độ chảy dẻo cốt thép chịu cắt (MPa) c Trường hợp sàn gia cường thép mũ chịu cắt (Shearhead) Tiêu chuẩn ACI 318-11 cho phép sử dụng kết cấu thép có tiết diện chữ I hay chữ C để gia cường khả chịu cắt cho sàn Hình 2.8.Chu vi tiết diện tới hạn sử dụng thép mũ chịu cắt Khi bố trí mũ chịu cắt vào sàn, giá trị giới hạn độ bền danh nghĩa theo lực cắt sàn tiết diện tới hạn cách mặt gối tựa khoảng d/2 không lớn hơn: Vn  1,85 f c' b0 d (daN) (2.22) Giá trị tới hạn độ bền danh nghĩa theo lực cắt sàn tiết diện tới hạn định nghĩa Hình 2.8 khơng lớn hơn: Vn  1,06 f c' b0 d (daN) d Sàn có ứng lực trước (2.23) Trong trường hợp sàn khơng bố trí cốt đai, khả chịu cắt thủng sàn tiết diện tới hạn tính sau:   Vc  p  fc'  0.3f Pc b0 d  VP (1.6) Trong đó: βp hệ số lấy giá trị nhỏ từ hai giá trị 0,29 0.083[(αsd/b0+1.5)]; αs 40 cho cột fpc giá trị trung bình ứng suất nén hiệu ƯLT gây theo hai phương, fpc theo phương không nhỏ 0,9MPa không lớn 3,5MPa; giá trị f c' lấy không lớn 5,8MPa Vp thành phần thẳng đứng lực nén lực nén trước hiệu cắt qua tiết diện tới hạn Trong trường hợp cáp ứng lực 10 bê tơng cốt thép chịu cắt, đóng góp bê tơng tương ứng 75% cường độ chịu cắt thủng sàn khơng có cốt thép chịu cắt  d  VR  0,75.VRc  Asw f yw,ef 1,5    sw  (2.30) Trong đó: Asw diện tích chu vi cốt thép chịu cắt xung quanh cột, sw khoản cách bán kính chu vi cốt thép chịu cắt, d chiều cao làm việc, fyw cường độ chảy dẻo cốt thép chịu cắt MPa fyw,ef ứng suất hiệu cốt thép chịu cắt tính tốn cho neo tới hạn cốt thép chịu cắt sàn mảnh fyw,ef định nghĩa: f yw,ef  1,15(250  0, 25d)  f yw (2.31) Cường độ chịu cắt thủng cho phá hoại bên vùng cốt thép chịu cắt định nghĩa tương tự cường độ chịu cắt thủng sàn khơng có cốt thép chịu cắt Sự khác biệt chiều dài chu vi tiết diện tới hạn lấy theo Hình 2.10: VR  0,18.bout d.k.(100..f c )1/3 (2.32) Hình 2.10.Chu vi tiết diện tới hạn cho trường hợp có cốt thép chịu cắt Cường độ cắt thủng lớn nhất, EC2 2004[23]sử dụng cách tiếp cận tương tự tính tốn cường độ chống chịu nén dầm bê tơng cốt thép Do cường độ liên quan trực tiếp đến cường độ chịu nén bê tông, chu vi cột chiều cao làm việc Cường độ cắt 11 thủng lớn định nghĩa là: f (2.33) VR  0,3.(1  c ).f c b0,in d 250 Trong đó: b0,in chu vi tiết diện tới hạn biên vùng gối tựa c Sàn có ứng lực trước + Trường hợp khơng bố trí cốt đai VRc  (0.18(1  200 / d v )(100fc )1/3  0.1cp )b0,in d v (2.19) Trong đó: (1  200 / d v )  2.0 - ảnh hưởng kích thước sàn;  - hàm lượng cốt thép chịu uốn; f c - cường độ chịu nén bê tông (MPa); d v - chiều cao làm việc chịu cắt tiết diện phá hoại; b0,in - chu vi tiết diện phá hoại xác định theo Hình 2.7 cp  (cx  cy ) / ; (2.20) cx , cy - ứng suất nén trung bình bê tơng theo hai phương + Trường hợp bố trí cốt đai: Sức kháng cắt chu vi tháp cắt thủng đóng góp bê tơng tính theo cơng thức (2.19) lấy 75% cốt thép chịu cắt tính theo (2.16) + Khi chu vi tháp cắt thủng nằm vùng bố trí cốt đai, sức kháng cắt tính theo cơng thức (2.21) Vc  (0.18(1  200 / d)(100fc )1/3  0.1cp )b0,out d (2.21) Trong đó: b0,out - chu vi tiết diện phá hoại xác định theo chu vi cắt thủng bên ngồi vùng bố trí cốt đai 2.4 Kết luận chương 12 CHƯƠNG THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT ĐAI ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỊU CẮT THỦNG CỦA SÀN 3.1 Chế tạo mẫu, thiết bị thiết lập thí nghiệm 3.1.1 Cấu tạo liên kết cột CFST với sàn phẳng bê tông ứng lực trước + Shear head Để đảm bảo tính liên tục sàn cột CFST chi tiết Shear-head chọn thép hình chữ H I, phần cánh cắt bỏ để chừa lại phần bụng Phần đưa vào bên cột qua rãnh xẻ mặt cột Hình 3.1 Mặt cắt dọc bố trí liên kết cột CFST- sàn phẳng BTCT + Tấm thép liên tục bao quanh chu vi cột (Continuity plate) Chi tiết bố trí phía cánh tiết H I, hàn theo chu vi cột liên kết với thép Shear-head + Cốt đai dạng chữ C Bố trí theo suốt chiều dày sàn với móc neo tiêu chuẩn theo ACI 318 dùng để gia cường khả chịu cắt cho sàn, đảm bảo cho sàn xảy phá hoại dẻo + Cốt thép sàn (cốt thép lớp cốt thép lớp dưới) chịu mô men sàn Cốt thép xiên qua cột lỗ khoan sẵn mặt cột Chú ý lỗ khoan phải khác cao trình mặt cột để thuận tiện cho việc xuyên cốt thép Để thuận tiện cho đổ bê tông lõi cột, cốt thép nên bố trí cho đủ tạo khoảng trống cho ống 13 đổ bê tông di chuyển lõi ống thép thi công + Cột ống thép nhồi bê tơng 3.1.2 Thiết kết mẫu thí nghiệm Mẫu thí nghiệm thực mẫu với kích thước thật Cơ sở để chọn mẫu dựa vào điều kiện làm việc tương đương với khả chịu tải liên kết cho sàn có kích thước 6m × 6m Sự tương đương dựa sở sau: (1) Tải trọng truyền cột lấy tương đương với tải trọng tác dụng vào cột để thiết kế mẫu thí nghiệm; (2) Về kích thước mẫu lấy tương đương với dải sàn mô hình thật; (3) Mơ men vị trí mặt cột lấy tương ứng với mơ men mẫu thí nghiệm 400 300 400 I I 450 400 200 Theùp hình H100x100 300 50 Cột ống thép 300×300×10 50 Cột ống thép 300×300×10 Tấm đế 340×340×20 400 Tấm thép liên tục dày 10mm 450 400 50 50 50 Tấm thép đỡ dày 10mm 450 400 50 100 200 35 100 65 100 Thép hình H100x100 300 340 MẶT CẮT I-I 50 CẤU TẠO CỘT GIỮA 50 450 400 t = 10mm 100 300 400 50 300 MẶT CẮT DỌC ỐNG 50 AI 100 84 84 AI 84 450 400 A-A Ghi chú: Dùng thép CT34 Đường hàn 8mm 50 300 400 50 TẤM THÉP ĐỢ 14 2700 400 300 400 800 400 300 800 800 400 2700 300 400 2700 400 800 800 800 Cốt thép lớp trên: Þ14a85 Cốt thép lớp dưới: Þ10a100 Hình 3.2 Cấu tạo chi tiết liên kết bố trí cốt thép sàn 2400 1100 650 650 650 Cốt thép đai chữ U ngược 75 rq =1265 Hình 3.3 Bố trí cốt thép đai 650 75 2400 1100 75100100100100 (bố trí Þ10a75 cách mặt cột Þ10a100 lại) 15 3.1.3 Chế tạo mẫu thí nghiệm Mẫu cột chế tạo từ ống thép vng kích thước 300×300mm2 chiều dày thành ống 10mm Trên thân ống có khoét lỗ để đưa cốt thép neo vào cột Các mũ thép chịu cắt cấu tạo thép hình số hiệu H100×100 xun qua cột thông qua lỗ khoét sẵn mặt cột hàn bề mặt cột Chân cột hàn thép 340×340mm2 chiều dày 20mm để đặt kích gia tải sau này, đầu cột để trống để đổ bê tông Công đoạn chế tạo mẫu thực kiểm tra chất lượng xưởng Hình 3.4 Chế tạo liên kết cột CFST- sàn phẳng BTCT Sau chế tạo mẫu ống thép, tiến hành gia công cốt thép sàn Cốt thép sàn gồm cốt thép lớp đường kính 14 , cốt thép lớp cốt đai thép chịu cắt đường kính 10 Hình 3.5 Lắp đặt cốt thép cáp dự ứng lực 16 Hình 3.6 Đổ bê tơng sàn dưỡng hộ mẫu 3.1.4 Thiết bị thí nghiệm 3.2 Thí nghiệm xác định cường độ vật liệu 3.2.1 Thí nghiệm bê tơng Bảng 3.1 Kết thí nghiệm nén mẫu bê tông Mẫu Pi (N) A(mm2) R(MPa) 803180 17662,5 45.5 858520 17662,5 48,6 869990 17662,5 49,3 Cường độ trung bình mẫu bê tơng chịu nén là: R = 47,8MPa 3.2.2 Cốt thép Bảng 3.2 Số liệu thí nghiệm kéo cốt thép 10 Mẫu (mm) A(mm2) Py(kN) fy(MPa) Pu(kN) fu(Mpa) Es(MPa) 10 78.54 28.68 365.4 40.06 510.3 212200 Bảng 3.3 Số liệu thí nghiệm kéo cốt thép 14 Mẫu (mm) A(mm2) Py(kN) fy(MPa) Pu(kN) fu(Mpa) Es(MPa) 14 153.94 83.9 545.02 102.05 662.9 212200 3.2.3 Cáp ứng lực trước Chọn cáp T12 có đặc trưng sau: 17  Diện tích danh định Asp  98,71mm2  0,9871 cm2  Giới hạn bền f pu  1860MPa  Giới hạn chảy f py  1670MPa  Mô đun đàn hồi Esp  200GPa Thiết bị tạo ứng lực trước với độ chuyển dịch neo cho phép 6mm Chọn ứng suất căng trước f pi  0,7 f pu ; f pi  0,7 1860  1300 MPa thỏa mãn theo yêu cầu Tiêu chuẩn ACI không lớn 0,94 f py 0,8 f pu Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật cáp dự ứng lực 3.3 Thiết lập thí nghiệm Hình 3.15 Lắp đặt thiết bị thiết bị đo cho mẫu thí nghiệm 18 Hình 3.16 Kết ứng xử sàn mô ABAQUS 400 300 400 75 75 100 100 100 100 SS5 SS6 SS7 75 SS1 SS2 a,b SS3 SS4 a,b KÝ HIÖU SS: Strain gauge Stub Hình 3.17 Bố trí cốt đai sàn Hình 3.18 Bố trí strain gauge cốt đai 3.4 Mơ tả kết thí nghiệm đánh giá kết đo 3.4.1 Mơ tả kết thí nghiệm Hình 3.19 Vết nứt sàn cấp tải P=1080kN 19 Hình 3.20 Vết nứt sàn cấp tải P=1530kN Hình 3.21 Sự phá hoại sàn P=1780kN 3.4.2 Đánh giá kết thí nghiệm Sau kết thúc thí nghiệm, thực cắt sàn Hình, quan sát mặt cắt cho thấy: B A B A a) Mặt cắt sàn 20 b) Mặt cắt A-A c) Mặt cắt B-B Hình 3.22 Kết quan sát ứng xử vết nứt sàn - Kết quan sát từ mặt cắt A-A, cho thấy có nhiều vết nứt nghiêng cắt qua cốt đai, nhiên có mặt cốt đai làm cho vết nứt khơng mở rộng nên khơng có phá hoại vùng bố trí cốt đai Lúc đó, vết nứt phát triển phát triển vùng cốt đai Vết nứt bắt đầu chân cốt đai nghiêng góc khoảng 300 bên ngồi sàn Sự phá hoại qua bê tông hay chu vi phá hoại cắt thủng mở rộng khỏi vùng cốt đai nên khả chịu cắt thủng sàn lớn Khả chịu cắt thủng trường hợp bê tông chịu - Mặt cắt B-B cho thấy khía cạnh khác vùng phá hoại Các vết nứt lớn cắt qua cốt đai, lúc biến dạng cốt đai lớn nên phá hoại xảy vùng bố trí cốt đai khơng có vết nứt phát triển bên ngồi vùng bố trí cốt đai Sức kháng cắt trường hợp bê tông cốt đai chịu Như vậy, có mặt cốt đai làm tăng khả chịu cắt thủng cho sàn Tùy thuộc vào vị trí vết nứt phá hoại mà khả chịu cắt tính tốn cho sàn tính bê tông chịu bê tông cốt thép chịu 21 Với kết thu từ số liệu cảm biến đo lực strain gauge vẽ đồ thị thể mối quan hệ biến dạng cốt đai tải trọng tác dụng Hình 3.23 Hình 3.23 Kết đồ thị tải trọng chuyển vị cốt đai SS2 Trên cốt đai SS2 thực bố trí hai strain gauge hai vị trí khác Hình 3.17 Hình 3.22 b, thấy vết nứt cắt thủng qua vị trí cốt đai đồ thị Hình 3.23 cho thấy hai strain gauge phản ứng tương tự Điều cho thấy cốt đai biến dạng dọc theo chiều dài cốt đai Hình 3.24 Kết đồ thị tải trọng chuyển vị cốt đai SS2 SS3 22 Khảo sát biến dạng cốt đai SS2 SS3 dọc theo cạnh shear head, đồ thị Hình 3.24 cho thấy cốt đai làm việc giống nhau, giai đoạn đến khoảng 1600kN biến dạng tuyến tính thời điểm biến dạng cốt đai phát triển nhanh đạt biến dạng dẻo cốt đai Hình 3.25 Đồ thị tải trọng chuyển vị cốt đai SS4 Cốt đai SS4 thực bố trí hai strain gauge hai vị trí khác Hình 3.17 đặt đỉnh Shear head Hình 3.22 a, thấy vết nứt cắt thủng qua vị trí bên cốt đai đồ thị Hình 3.25 cho thấy hai strain gauge phản ứng khác Điều cho thấy cốt đai biến dạng không dọc theo chiều dài cốt đai Hình 3.26 Đồ thị tải trọng chuyển vị cốt đai SS5 SS6 23 Đồ thị Hình 3.26 mơ tả biến dạng cốt đai theo phương xiên, kết cho thấy biến dạng cốt đai SS5 lớn so với SS6, vị trí d/2 so với mặt cột (chu vi phá hoại cắt thủng lấy theo ACI 318) cho thấy thép liên tục làm việc gối đõ cho phương xiên làm cho truyền lực cột rõ ràng ứng suất kéo hình thành vết nứt cắt ngang qua cốt đai SS5 3.5 Kết luận chương Trong chương thực nội dung sau: Tiến hành mô tả cấu tạo liên kết cột CFST với sàn phẳng bê tông cốt thép Chi tiết liên kết gồm: Shear head tiết diện H, liên tục, shear head, cốt đai cốt thép dọc xuyên cột Chế tạo mẫu thí nghiệm với kích thước thật để kết thu từ thí nghiệm phản ánh với thực tế làm việc liên kết Thiết lập thí nghiệm, tham số đo biến dạng cốt đai đo cảm biến Strain gauge ghi lại kết chương trình máy tính Kết thí nghiệm cho thấy, có mặt cốt đai làm tăng khả chịu cắt thủng cho sàn Đồ thi tải trọng biến dạng cốt đai phản ánh làm việc cốt đai qua giai đoạn thí nghiệm 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn thực nghiên cứu ảnh hưởng cốt đai đến khả chịu cắt thủng sàn Kết nghiên cứu nhận sau: - Luận văn nghiên cứu chế chịu cắt cốt đai vết nứt nghiêng lực cắt, từ trình bày mơ hình tính tốn sức kháng cắt cốt đai cho sàn - Nghiên cứu thực nghiệm liên kết cột CFST với sàn phẳng BTCT ứng lực trước mẫu với kích thước thật có bố trí cốt đai Kết thí nghiệm cho thấy sàn bị phá hoại cắt thủng Tải trọng phá hoại đạt 1780kN - Sự có mặt cốt đai nâng cao khả chịu cắt thủng cho sàn, kết nghiên cứu mô tả hai trường hợp phá hoại cắt thủng cho sàn bố trí cốt đai là: (1) Vết nứt phá hoại cắt qua cốt đai, sức kháng cắt trường hợp bê tông cốt đai chịu (2) phá hoại nằm bên ngồi vùng cốt đai lúc khả chịu cắt thủng bê tông chịu Khả chịu cắt thủng sử dụng cho thực tế thiết kế giá trị nhỏ hai trường hợp - Kết biến dạng cốt đai cho thấy giai đoạn chưa có vết nứt cắt qua cốt đai biến dạng cốt đai nhỏ tuyến tính, vết nứt mở rộng biến dạng cốt đai tăng nhanh Do đó, khả chịu cắt thủng sàn, cường độ cốt đai lấy giới hạn chảy cốt thép - Cấu tạo đai đảm bảo cho cốt đai phát triển cường độ chảy dẻo thi công dễ dàng Kiến nghị Cần thực mô để khảo sát khía cạnh khác cốt đai đến khả chịu cắt thủng sàn ... hệ kết cấu sàn phẳng cột ống thép nhồi bê tông xây dựng nhà cao tầng Đấy lý để thực luận văn với đề tài: ? ?nghiên cứu làm việc cốt đai đến khả chịu cắt sàn liên kết cột ống thép nhồi bê tông với. .. 1.1 Tổng quan cột ống thép nhồi bê tông 1.1.1 Khái niệm cột ống thép nhồi bê tông 1.1.2 Phân loại cột ống thép nhồi bê tông 1.1.3 Ưu điểm, nhược điểm cột ống thép nhồi bê tông 1.1.4 Khả áp dụng... sàn phẳng, làm việc cốt đai chịu cắt; - Nghiên cứu thực nghiệm đóng góp cốt đai đến khả chịu cắt liên kết cột CFST với sàn phẳng (sàn phẳng bê tông cốt thép sàn phẳng bê tông ứng lực trước); -