Ảnh hưởng của mức độ liên kết kháng cắt đến ứng xử uốn của dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng perfobond: Phương pháp thực nghiệm

Mục tiêu của nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của mức độ liên kết đến ứng xử uốn của dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng Perfobond, như: khả năng chịu tải, chuyển vị, biến dạng tương đối giữa dầm thép và bản bê tông, các dạng phá hoại của dầm liên hợp.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 15 (1V): 37–47 ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ LIÊN KẾT KHÁNG CẮT ĐẾN ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG SỬ DỤNG LIÊN KẾT KHÁNG CẮT DẠNG PERFOBOND: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Lê Văn Phước Nhâna,b,∗, Bùi Đức Vinha,b , Hồ Đức Duya,b , Lê Thái Sơnc , Lưu Trần Hữu Tína,b a Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 268 đường Lý Thường Kiệt, quận 10, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam b Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, phường Linh Trung, quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam c Cơng ty TNHH Xây Dựng Bất Động Sản MD Land, 175 đường Nguyễn Thị Thập, quận 7, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam Nhận ngày 25/12/2020, Sửa xong 06/03/2021, Chấp nhận đăng 10/03/2021 Tóm tắt Hai mẫu dầm liên hợp kích thước lớn sử dụng liên kết Perfobond thí nghiệm để khảo sát ứng xử uốn dầm Dầm thép có tiết diện T ngược liên kết kháng cắt dạng Perfobond gắn với dọc theo chiều dài dầm liên hợp thép – bê tông Phần thép Perfobond làm từ thép SS400, phần bê tông chế tạo bê tông C60/75 Sự khác hai dầm liên hợp thép – bê tông số lỗ liên kết liên kết kháng cắt dạng Perfobond Một dầm bố trí 10 lỗ liên kết dầm bố trí 22 lỗ liên kết dầm Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng mức độ liên kết đến ứng xử uốn dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng Perfobond, như: khả chịu tải, chuyển vị, biến dạng tương đối dầm thép bê tông, dạng phá hoại dầm liên hợp Kết thực nghiệm cho thấy hình thái liên kết ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử uốn dầm liên hợp thép – bê tơng Từ khố: dầm liên hợp; liên kết kháng cắt; liên kết kháng cắt Perfobond; mức độ liên kết; biến dạng trượt tương đối; ứng xử uốn EFFECT OF DEGREE OF SHEAR CONNECTION ON BENDING BEHAVIOUR OF STEEL – CONCRETE COMPOSITE BEAM USING PERFOBOND SHEAR CONNECTION: EXPERIMENTAL APPROACH Abstract Two large scale steel concrete composite beams using Perfobond shear connectors were tested to investigate bending behavior Steel girders with inverse Tee section and Perfobond shear connectors were attached each other along beam length of steel – concrete compsoite beams Steel girders and shear connection Perfobonds were made of steel SS400, concrete slabs were made of concrete grade of C60/75 The difference between these beams was the number of dowels in shear connectors One of them had 10 dowels and the other had 22 dowels The aim of study focused on the effect of degree of connection on bending behavior of steel concrete composite beam using Perfobond shear connectors, such as load capacity, deflection, relative slip between concrete slabs and steel girders, and failure mode of beams The experimental results showed that numbers of dowels affected significantly on bending behavior of steel concrete composite beam Keywords: composite beam; shear connector; Perfobond shear connector; degree of connection; relative slip; bending behaviour https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(1V)-04 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: lvpnhan@hcmut.edu.vn (Nhân, L V P.) 37 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Giới thiệu Liên kết kháng cắt dạng Perfobond nhiều tác giả giới nghiên cứu từ lâu Nhiều thí nghiệm với mẫu nhỏ nén nhằm nghiên cứu ứng xử liên kết kháng cắt Bên cạnh đó, tác giả thực nhiều thí nghiệm với mẫu dầm có kích thước thực tế nhằm nghiên cứu ứng xử uốn dầm liên hợp thép – bê tông E C Oguejiofor M U Hosain (1994) tiến hành thí nghiệm nén 40 mẫu nhỏ có liên kết kháng cắt dạng perfobond để nghiên cứu số tham số liên quan đến khả kháng cắt liên kết [1, 2] E.G Oguejiofor M.U Hosain (1995) thực thí nghiệm mẫu dầm liên hợp với liên kết kháng cắt dạng perfobond nằm bê tông Khảo sát nghiên cứu ứng xử dầm có kích thước thực mối liên hệ kết thu so với kết mẫu nhỏ chịu nén [3] B Jurkiewiez J M Hottier (2005) nghiên cứu ứng xử tĩnh dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng loại liên kết Perfobond có cải tiến hình thức liên kết [4] Kết thí nghiệm cho thấy ứng xử tương tự với dầm liên hợp thép bê tông với liên kết cổ điển sử dụng trước đó: miền đàn hồi, miền dẻo, độ dai lớn, dạng phá hoại uốn (khớp dẻo), độ trượt tương đối dầm thép bê tông bé Brian Uy (2006) nghiên cứu ảnh hưởng liên kết phần lên vùng moment âm dầm liên hợp nút khung Thí nghiệm chứng minh ảnh hưởng liên kết khơng hồn tồn làm gia tăng độ xoay không làm giảm khả chịu lực mẫu [5] L F Costa-Neves cộng (2008) thực thí nghiệm nén 12 mẫu thử nhằm đánh giá ứng xử kết cấu mẫu sử dụng liên kết kháng cắt dạng perfobond T-perfobond Khả chịu lực liên kết, độ dai dạng phá hoại mô tả thảo luận cách so sánh kết từ mơ hình phân tích có sẵn [6] Ngồi ra, tác giả thí nghiệm nén 18 mẫu thử sử dụng liên kết kháng cắt T-Perfobond (Perfobond dạng chữ T) để nghiên cứu ảnh hưởng chiều dày bê tông, cường độ chịu nén bê tơng, hình dáng liên kết kháng cắt, vị trí tương đối liên kết hướng lực tác dụng, số lỗ liên kết kháng cắt đặt lỗ đến ứng xử liên kết Kết trình bày thảo luận tập trung vào ứng xử kết cấu liên kết dạng T-perfobond phương diện: khả truyền lực cắt, độ dai dạng phá hoại [7] Chi-Young Jung (2008) tiến hành thí nghiệm để đánh giá khả chịu cắt liên kết kháng cắt dạng Y-perfobond, loại liên kết có khả chịu cắt độ dai lớn so với liên kết kháng cắt dạng perfobond thông dụng [8] Se-Jun Park (2014) nghiên cứu mẫu nén để kiểm tra ứng xử liên kết kháng cắt dạng Y-perfobond (perfobond dạng chữ Y) [9] W Lorenc, M Ko˙zuch, S Rowi´nski tiến hành thí nghiệm 19 mẫu thử nhỏ để đánh giá khả chịu tải phần thép liên kết bố trí qua lỗ perfobond [10] Ở Việt Nam, Huỳnh Phúc Linh (2011) nghiên cứu độ bền độ võng nứt dầm liên hợp có thép hình chữ I nằm hồn tồn bê tơng Dầm bê tơng tiết diện chữ nhật khơng có sàn bê tơng cốt thép, không sử dụng liên kết kháng cắt [11] Chu Thị Hải Vinh (2013) nghiên cứu mơ hình ứng xử khả truyền lực liên kết perfobond ứng dụng kết cấu liên hợp bê tông – thép [12] Nghiên cứu thực nhóm mẫu để đánh giá ảnh hưởng thơng số cường độ chịu nén bê tông thường, số thép qua lỗ liên kết đến ứng xử học liên kết kháng cắt dạng perfobond Đào Duy Kiên (2014) cộng nghiên cứu thực nghiệm khả chịu lực ứng xử dầm liên hợp thép - bê tông sử dụng liên kết cắt kiểu perfobond bê tơng thường, thép hình tiết diện chữ I [13] Trong nghiên cứu này, dầm chế tạo có cường độ chịu nén bê tông số thép qua lỗ khác nhằm đánh giá ảnh hưởng cường độ bê tông thép qua lỗ liên kết dạng perfobond đến ứng xử uốn dầm thực Nguyễn Thị Ngọc Diễm (2014) nghiên cứu chế truyền lực khả kháng cắt liên kết perfobond tiết diện mở thí nghiệm nén đẩy đơn (Single Push-out Test) [14] Nghiên cứu thực 15 mẫu chia cho nhóm để 38 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng khảo sát ứng xử học liên kết kháng cắt dạng perfobond sử dụng cho dầm liên hợp với thép hình chữ T ngược Lê Hoàng Phương (2015) nghiên cứu thực nghiệm ứng xử chịu lực dầm liên hợp bê tông - thép sử dụng liên kết perfobond Chương trình thí nghiệm tiến hành mẫu dầm thực, thép hình có tiết diện T ngược, sử dụng bê tơng thường, bê tơng có vát cánh [15] Trần Minh Tiến (2016) tiến hành thí nghiệm hai dầm liên hợp, sơ đồ liên tục hai nhịp nhằm nghiên cứu ứng xử dầm liên tục thép - bêtông cốt thép sử dụng liên kết perfobond với mức độ kháng cắt khơng hồn tồn Trong nghiên cứu này, nhóm tiến hành khảo sát phân bố lại nội lực dầm biến dạng trượt thép bê tơng dầm liên tục [16] Đinh Thái Hịa (2017) nghiên cứu thực nghiệm phân bố truyền lực lên liên kết kháng cắt dạng perfobond dầm liên hợp để đánh giá sâu chế phân phối lực liên kết dầm thực Kết so sánh với chế truyền lực liên kết kháng cắt perfobond theo mơ hình thí nghiệm nén đẩy [17] Nguyễn Thế Phong (2018) thực khảo sát thực nghiệm ứng xử dầm đơn giản thép bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng crestbond bê tông cường độ cao mô Ansys nhằm đánh giá khả chịu lực, độ võng biến dạng trượt tương đối thép hình bê tông [18] Lê Thái Sơn (2019) thực nghiên cứu thực nghiệm ứng xử uốn dầm liên hợp với thép hình tiết diện T ngược với bê tơng cường độ cao Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng mức độ kháng cắt đến ứng xử uốn dầm Bên cạnh khảo sát ứng xử uốn dầm liên hợp sử dụng bê tông cường độ cao [19] Hàn Ngọc Đức (2019) nghiên cứu sức kháng trượt dọc chốt bê tông dầm liên hợp rỗng chiều cao nhỏ qua thí nghiệm đẩy Trong nghiên cứu này, tác giả khảo sát chế truyền lực trượt dọc dầm liên hợp có tiết diện dầm thép rỗng chiều cao nhỏ với hình dạng khác chốt bê tơng chịu cắt nằm chìm sàn bê tơng khác biệt so với chốt thép có mũ chịu cắt Trong báo này, sức kháng trượt dọc chốt bê tông dầm liên hợp rỗng có chiều cao thấp xem xét Sức kháng trượt dọc theo lý thuyết cho chốt bê tông chịu cắt xác định dựa theo tiêu chuẩn EN [20] Nguyễn Trung Kiên (2020) thực phân tích làm việc dầm liên hợp thép – bê tông khoét lỗ bụng phương pháp mô số [21] Dầm liên hợp sử dụng liên kết chốt (stud) đường kính 19mm, chiều cao chốt 100mm, khoảng cách chốt 150mm thép hình khoét lỗ đường kính 380mm, khoảng cách ác lỗ 570mm nhằm phản ảnh khả ứng dụng mô cho việc phân tích ứng xử dầm liên hợp Trần Đăng Khoa (2020) nghiên cứu ứng xử dầm liên hợp với thép hình tiết diện I, sử dụng liên kết kháng cắt dạng perfobond mô Ansys [22] Trong nghiên cứu này, tác giả mô dầm với thông số đầu vào với thơng số thí nghiệm thực nhằm đánh giá tính khả dụng sử dụng phương pháp mơ việc phân tích ứng xử uốn dầm liên hợp Bên cạnh đó, tốn khác mô với thông số thay đổi số lượng thép qua lỗ liên kết, cường độ chịu nén bê tông nhằm đánh giá ảnh hưởng thông số đến ứng xử uốn dầm Trong nghiên cứu này, mẫu có kích thước lớn thí nghiệm để khảo sát ứng xử chịu uốn dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng perfobond liên tục Trong đó, dầm thép có tiết diện chữ T ngược gắn liền với liên kết kháng cắt perfobond thông qua việc cắt thép từ thép lớn không sử dụng đường hàn Phần thép cắt có dạng mê ga (Ω) nằm bên bê tông xem thành phần liên kết kháng cắt cho dầm liên hợp Sơ đồ thí nghiệm mẫu dầm sơ đồ bốn điểm uốn nhằm đảm bảo ứng xử uốn túy đoạn dầm (bỏ qua trọng lượng thân dầm) Hai dầm liên hợp thép – bê tơng chế tạo từ bê tơng có mác C60/75 khác số liên kết, mẫu dầm thứ có 10 liên kết (CB1) mẫu dầm cịn lại có 22 liên kết (CB2) Ứng xử uốn nghiên cứu bao gồm: khả chịu lực, độ võng, biến dạng trượt tương đối bê tông dầm thép, dạng phá hoại dầm 39 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Đặc trưng vật liệu dùng chương trình thí nghiệm 2.1 Bê tơng Cấp phối bê tông bao gồm thành phần: xi măng PC40, cát, đá, nước, silica fume, tro bay, phụ gia giảm nước với tỉ lệ liệt kê Bảng Hai nhóm mẫu hình trụ (GC1 GC2) D150×H300 tạo dưỡng hộ với mẫu dầm, thí nghiệm xác định cường độ nén thực đồng thời thời điểm với thí nghiệm uốn mẫu dầm [23] Kết thí nghiệm cường độ chịu nén bê tơng trình bày Bảng 2.2 Thép kết cấu cốt thép cho bê tông Mỗi lỗ liên kết kháng cắt perfobond bố trí hai thép gân D12mm ngang qua lỗ lớp thép có đường kính D = 10 mm với khoảng cách 150 mm đặt cấu tạo gần lớp mặt bê tơng, phía liên kết kháng cắt Các đặc trưng học thép hình thép trình bày Bảng Bảng Thành phần cốt liệu bê tông C60/75 Thành phần Đơn vị Khối lượng cho m3 Xi măng PC40 Cát sơng Đá nghiền 10×20 Nước Silica fume Tro bay Phụ gia tăng dẻo kg kg kg lít kg kg kg 500,0 607,0 1023,0 170,0 18,0 70,0 6,50 Bảng Cường độ chịu nén bê tơng Nhóm mẫu Đơn vị Cường độ nén mẫu trụ fc_cly Giới hạn biến dạng nén εlimit (%) GC1 GC2 MPa MPa 60,40 63,39 2,055 2,082 Bảng Các thông số thép hình thép Thơng số Đơn vị Thép Thép hình Giới hạn chảy fy Giới hạn bền fu Biến dạng dẻo εy Mô đun đàn hồi E MPa MPa %o GPa 330 500 1,8 200 250 390 1,8 200 Các thơng số khơng thí nghiệm sử dụng kết nhà sản xuất cung cấp 40 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Chương trình thí nghiệm 3.1 Mẫu thí nghiệm Trong nghiên cứu hai dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng perfobond tạo định danh CB1 CB2 Cả hai dầm chế tạo bê tơng C60/75 có số liên kết khác trình bày Bảng Hình bên Dầm thép có tiết diện T ngược cắt từ thép bản, hai cạnh cắt máy CNC để tạo liên kết kháng cắt dạng Perfobond với lỗ có hình chữ Ω Phần nằm bên bê tông xem liên kết kháng cắt, phần nằm bên ngồi bê tơng xem tiết diện dầm thép Đặc điểm loại liên kết nghiên cứu liên kết kháng cắt dạng Perfobond thép hình liền nhau, khơng cần hàn phương pháp Bảng Các thông số hai dầm CB1 CB2 Dầm Tiết diện Bê tông Chiều dày bê tông (mm) Số liên kết CB1 CB2 T264×200 T264×200 C60 C60 100 100 10 22 (a) Tiết diện dầm CB1 (b) Tiết diện dầm CB2 Hình Tiết diện dầm liên hợp thép – bê tông CB1 CB2 Hình Dầm thép tiết diện T ngược liên kết kháng cắt dạng perfobond Hình Thép đặt bố trí ngang qua lỗ liên kết 41 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng thơng thường Phần bên dầm thép hàn với cánh để tạo dầm thép có tiết diện chữ T ngược, thể Hình 2, thép đặt ngang qua lỗ liên kết minh họa Hình 3.2 Lắp đặt thí nghiệm Dầm thí nghiệm có chiều dài 4m đặt gối tựa lực uốn đặt điểm thể Hình Hình ảnh thực tế thí nghiệm minh họa Hình Các cảm biến chuyển vị LVDT1, LVDT2, LVDT3 LVDT4 sử dụng để đo độ võng vị trí dọc dầm cách gối tựa 0,9 m, 1,4 m, 1,9 m (giữa nhịp) Các cảm biến chuyển vị LVDT5, LVDT6, LVDT7 LVDT8 gắn vào dầm để đo biến dạng trượt tương đối dầm thép bê tơng hình minh họa Cảm biến lực với cấp tải 1000 kN sử dụng để ghi nhận giá trị tổng lực uốn tác dụng lên mẫu Tất thiết bị lắp đặt, kiểm tra hiệu chỉnh trước tiến hành thí nghiệm Dữ liệu thí nghiệm ghi nhận tự động hệ máy tính với tần suất lần/giây Hình Mơ hình thí nghiệm cho dầm liên hợp Hình Quy trình gia tải Hình Lắp đặt thí nghiệm thực tế 42 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng 3.3 Quy trình gia tải tiến hành thí nghiệm Quy trình gia tải thí nghiệm dầm chịu uốn tiến hành theo hướng dẫn Eurocode [24], tải chia làm ba giai đoạn, sau: Giai đoạn 1: tăng tải từ đến 40%Pu , với Pu tải phá hoại dự kiến, xác định theo cơng thức tính tốn Eurocode với tất hệ số 1, sau lặp lại hai lần Giai đoạn 2: tăng tải từ 10%Pu đến 40%Pu , lặp lại 25 lần nhằm loại bỏ lực ma sát bê tông dầm thép biến dạng dư thí nghiệm q trình xử lý kết thí nghiệm, biến dạng giai đoạn giai đoạn loại bỏ Giai đoạn 3: tăng tải từ 10%Pu đến Pu dầm bị phá hoại Quy trình gia tải thí nghiệm minh họa Hình Trong suốt q trình thí nghiệm, tốc độ gia tải điều khiển tay với độ xác tương đối theo thông số đo thời gian thực máy tính, số liệu thí nghiệm liên tục cập nhật lưu lại phần mềm 3.4 Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm: lực phá hoại, độ võng nhịp vị trí khác, biến dạng trượt tương đối dầm thép bê tông mơ tả Bảng Kết thí nghiệm cho thấy khả chịu tải dầm CB2 với 22 lỗ liên kết cao khả chịu tải dầm CB1 với 10 lỗ liên kết Ứng với tải phá hoại dầm, độ võng vị trí dầm CB2 lớn độ võng vị trí dầm CB1, biến dạng trượt tương đối thép hình bê tơng dầm CB2 nhỏ biến dạng tương đối thép hình bê tông dầm CB1 Dạng phá hoại hai dầm mô tả Bảng Bảng Kết thí nghiệm Mẫu dầm Pmax (Pu ) (kN) Chuyển vị dầm ứng với tải phá hoại (mm) Biến dạng trượt tương đối dầm thép bê tông (mm) CB1 CB2 487,9 622,2 40,96 92,57 4,13 1,54 Bảng Dạng phá hoại dầm Mẫu dầm Dạng phá hoại CB1 CB2 Phá hoại dẻo xảy liên kết kháng cắt dạng perfobond Phá hoại dẻo xảy dầm thép bê tông Phân tích ứng xử dầm 4.1 Đường cong quan hệ tải trọng độ võng Kết thí nghiệm cho thấy khả chịu tải dầm CB2 622,2 kN, khả chịu tải dầm CB1 487,9 kN Điều có nghĩa khả chịu lực dầm CB2 cao khả chịu tải dầm CB1 khoảng 27,53% Hình minh họa đường cong biểu diễn độ võng dọc theo 43 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng trục dầm hai dầm ứng với tải phá hoại dầm CB1 (Pu_CB1 = 487,9 kN), tương đương với 78,8% Pu CB2 dầm CB2 Ứng với mức tải này, độ võng dầm CB1 CB2 40,96 mm 16,91 mm, Hình Rõ ràng, độ võng dầm CB2 58,72% so với độ võng dầm CB1 thời điểm phá hoại dầm CB1 Điều cho thấy hình thái liên kết có ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng perfobond Hình Chuyển vị dọc dầm CB1 CB2 ứng với tải trọng Pu_CB1 = 487,9 kN Hình Đường cong quan hệ tải trọng chuyển vị dầm CB1 & CB2 4.2 Biến dạng trượt tương đối bê tông dầm Dưới tác động tải trọng, bê tông dầm thép trượt tương đối lên Biến dạng trượt tương đối bê tông dầm thép đo ghi nhận từ số liệu đo thông qua thiết bị đo LVDT5, LVDT6, LVDT7 LVDT8 biểu diễn Hình Hình 10 tương ứng với hai dầm CB1 CB2 Kết cho thấy biến dạng trượt tương đối bê tông dầm thép đạt giá trị lớn (trong ba vị trí đo biến dạng trượt tương đối) vị trí 1000 mm kể từ gối tựa (LVDT8) Đây vị trí gần nơi đặt tải tập trung nên xuất moment lực cắt lớn Giá trị biến dạng trượt bắt đầu lớn ứng với cấp tải 90%Pu Biến dạng tương đối bê tông dầm thép ứng với tải phá hoại dầm 4,13 mm CB1 1,54 mm CB2 nhỏ mm, xem liên kết kháng cắt xem liên kết khơng dẻo (theo Eurocode 4) Hình Biến dạng trượt tương đối dọc trục dầm CB1 ứng với cấp tải Hình 10 Biến dạng trượt tương đối dọc trục dầm CB2 ứng với cấp tải Ứng với tải phá hoại dầm CB1 (Pu_CB1 = 487,9 kN), biến dạng tương đối bê tông dầm thép dầm CB2 0,335 mm, khoảng 8,11% so với dầm CB1 thể Hình 11 Điều có khả kháng cắt liên kết perfobond dầm CB2 lớn có khả kháng cắt liên kết perfobond dầm CB1 44 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình 11 So sánh biến dạng trượt dọc trục dầm CB1 CB2 ứng với lực phá hoại Pu_CB1 = 487,9 kN (= 78,8%Pu CB2 ) 4.3 Ảnh hưởng mức độ liên kết 4.3 Ảnh hưởng mức độ liên kết trước, nêu ởdo phần số lượng kết kháng cắt dầm của dầm CB2 Như nêu ởNhư phần sốtrước, lượngdochốt liênchốt kết liên kháng cắt CB2 cao gấp đôi so đôi so với dầm CB1, mức độ liên kết (degree of connection với dầm CB1,cao nhưhơn vậygấpmức độ liên kết (degree of connection η = Nc /Nc, f ) dầm CB2 xem N c / N c , f ) của dầm CB2 xem gấp đôi mức độ liên kết của dầm CB1 gấp đôi mức độ liên kết dầm CB1 sát đồ thị Hình 11, thấy cấp tải lớn ( Pu _ CB1 ) tiết Quan sát đồ thịQuan Hình 11, thấy cấp tải lớn (Pu_CB1 ) tiết diện khoảng diện khoảng 0,3L từ nhịp, độ trượt tương đối bê tông dầm thép của 0,3L từ nhịp, độ trượt tương giữatiết bêphẳng tơngsau vàkhi dầm CB1 4,13 mm Khi giả CB1 4,13 mm Khi đóđối giả thiết diện dầmthép bị ́n khơng cịnlàđúng, thiết tiết diện biến phẳng uốnthành khơng cịnnén đúng, biếnvàdạng bêvậy, tơng hình thành hai dạngsau trênkhi dầm bê tơngbịhình hai vùng (thớ trên) kéo thớ Như N c _kéo nén giảmdưới đáng kể diện giảm Tương tự đáng phần CB1 sẽthớ vùng nén (thớlực trên) Như vậy,tích lựcvùng nén nén Nc_CB1 giảm kểở diện tích vùng nén N dầm thép hình thành hai vùng biến dạng kéo nén rõ rệt, hợp lực giảm c _ CB giảm Tương tự phần dầm thép hình thành hai vùng biến dạng kéo nén rõ rệt, hợp lực M u _ CB1 N a _ CB1 z_ CB1 nhỏ so diện vùng kéovùng giảm kéo Mô men kháng Nc_CB1 giảm dotích diện tích giảm Mớn men kháng uốn Mu_CB1 = Na_CB1 × z_CB1 nhỏ với M u _ CB N a _ CB z_ CB , N a _ CB1 N a _ CB z _ CB1 z _ CB giải thích Hình so với Mu_CB2 = Na_CB2 × z_CB2 , Na_CB1 < Na_CB2 z_CB1 < z_CB2 giải thích Hình 12 12 N c _ CB1 CB1 N c _ CB z _ CB1 CB2 N a _ CB1 z _ CB Z_CB2 N a _ CB Hình 12.12.Biến tiếtdiện diện0.3L 0,3L và(phải) CB2 (phải) Hình Biếndạng dạng tiết từ từ nhịpnhịp CB1CB1 (trái)(trái) và CB2 Một điểm cần ý với dầm CB1 ứng suất kéo bê tơng làm củaCB1 liên kết, loạitrong cắt và tách ngược (uplift) giảm khả Một điểm giảm cần khả chúnăng ý làkháng với cắt dầm thìhiện ứngtượng suấtphá kéo bê tông làm liên kết xảy Trên bề mặt của bê tông xuất vết nứt dọc lớn trước kháng cắt dẫn liênđến kết, tượng phá loại cắt tách ngược (uplift) liên kết xảy Trên bề mặt dầm sụp đổ hồn tồn bê tơng xuất vết nứt dọc lớn trước dẫn đến dầm sụp đổ hoàn toàn 4.4 Các dạng phá hoại 4.4 Các dạng phá hoại Dạng phá hoại của dầm CB1 xảy liên kết kháng cắt dạng tôngra bị phácác hoại liên trướckết vị trí cắt của perfobond vị trí Dạng phá perfobond.Trước hoại dầm tiên, CB1bêxảy kháng dạng perfobond.Trước tiên, bê tông gần gới tựa, sau vị trí dầm bị phá hoại Sau liên kết kháng cắt bị phá bị phá hoại trước vị trí perfobond vị trí gần gối tựa, sau vị trí dầm bị hoại, dầm thép bê tông tiếp tục làm việc nhau, dầm thép phá hoại Sau bê khitông liên bịvàphá dầm tôngdầm tiếp tục làm việc bắtkết đầukháng trượt lêncắt dấuhoại, hiệu phá hoạithép xuất vị bê trí Hình 13.thép Trongvà khibản đó, dầm CB2 bị hoạitrượt ứng kéo dầmhiệu thép phá ứng suấtxuất nén vị trí nhau, dầm bê tơng bắtpháđầu lênsuất dấu hoại bê tông Điều cho thấy dầm CB2 đạt đến độ bền uốn dẻo Vết nứt dọc dầm Hìnhxảy 13.ra Trong khibản đó,bêdầm phá hoại suất cắt kéoperfobond dầm bề mặt tơng CB2 dọcbị theo phía liênứng kết kháng thép ứng suất thể Hình 14 45 11 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng nén bê tông Điều cho thấy dầm CB2 đạt đến độ bền uốn dẻo Vết nứt dọc xảy bề mặt bê tông dọc theo phía liên kết kháng cắt perfobond thể Hình 14 Hình 13 Phá hoại dầm CB1 Hình 14 Phá hoại dầm CB2 Kết luận Kết khảo sát thực nghiệm ứng xử uốn hai dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng perfobond với số lượng lỗ liên kết khác nhau, kết cho thấy khác hình thái liên kết ảnh hưởng đáng kể đến đại lượng cần khảo sát sau: + Khả chịu tải dầm CB2 lớn khả chịu tải dầm CB1 27,53% + Ứng với tải phá hoại dầm CB1 (bằng 78,8% tải phá hoại dầm CB2), độ võng dầm CB2 nhỏ độ võng dầm CB1 khoảng 58,72% + Biến dạng trượt tương đối dầm thép bê tông hai dầm nhỏ mm, nên liên kết kháng cắt thuộc dạng liên kết dai Biến dạng trượt tương đối dầm CB2 8,11% so với biến dạng trượt dầm CB1 ứng với tải phá hoại dầm CB1 + Dạng phá hoại dầm CB1 xảy liên kết kháng cắt dạng perfobond, bê tông bị phá hoại trước vị trí liên kết kháng cắt perfobond vị trí gần gối tựa Trong đó, phá hoại dầm CB2 ứng suất kéo dầm thép đạt đến giới hạn chảy ứng suất nén bê tông đạt đến cường độ chịu nén, dầm CB2 đạt đến độ bền uốn dẻo Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (ĐHQG-HCM) khn khổ Đề tài mã số C2020-20-16 Các thí nghiệm thực Phịng thí nghiệm cơng trình, khoa Kỹ thuật xây dựng - ĐHBK TP HCM Lời cảm ơn xin gửi đến cơng ty Hồng Vinh TRCC hỗ trợ thiết bị đo lường Tài liệu tham khảo [1] Veldanda, M R., Hosain, M U (1992) Behaviour of perfobond rib shear connectors: push-out tests Canadian Journal of Civil Engineering, 19(1):1–10 [2] Oguejiofor, E C., Hosain, M U (1994) A parametric study of perfobond rib shear connectors Canadian Journal of Civil Engineering, 21(4):614–625 46 Nhân, L V P., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [3] Oguejiofor, E C., Hosain, M U (1995) Tests of full-size composite beams with perfobond rib connectors Canadian Journal of Civil Engineering, 22(1):80–92 [4] Jurkiewiez, B., Hottier, J M (2005) Static behaviour of a steel–concrete composite beam with an innovative horizontal connection Journal of Constructional Steel Research, 61(9):1286–1300 [5] Loh, H Y., Uy, B., Bradford, M A (2004) The effects of partial shear connection in the hogging moment regions of composite beams: Part I—Experimental study Journal of Constructional Steel Research, 60 (6):897–919 [6] Vianna, J d C., Costa-Neves, L., Vellasco, P d S., De Andrade, S (2009) Experimental assessment of Perfobond and T-Perfobond shear connectors’ structural response Journal of Constructional Steel Research, 65(2):408–421 [7] Vianna, J d C., Costa-Neves, L F., Vellasco, P d S., de Andrade, S A L (2008) Structural behaviour of T-Perfobond shear connectors in composite girders: An experimental approach Engineering Structures, 30(9):2381–2391 [8] Kim, S.-H., Choi, K.-T., Park, S.-J., Park, S.-M., Jung, C.-Y (2013) Experimental shear resistance evaluation of Y-type perfobond rib shear connector Journal of Constructional Steel Research, 82:1–18 [9] Kim, S.-H., Heo, W.-H., Woo, K.-S., Jung, C.-Y., Park, S.-J (2014) End-bearing resistance of Y-type perfobond rib according to rib width–height ratio Journal of Constructional Steel Research, 103:101– 116 [10] Lorenc, W., Ko˙zuch, M., Rowi´nski, S (2014) The behaviour of puzzle-shaped composite dowels—Part I: Experimental study Journal of Constructional Steel Research, 101:482–499 [11] Linh, H P., Chỉnh, H H (2011) Độ bền độ võng nứt dầm liên hợp có thép hình nằm hồn tồn bê tơng cốt thép Hội nghị khoa học công nghệ trường Đại học Bách Khoa Tp HCM lần thứ 12, 1–10 [12] Vinh, C T H (2013) Mơ hình ứng xử khả truyền lực liên kết Perfobond ứng dụng kết cấu composite bê tông – thép Đại học Bách Khoa TP HCM [13] Vinh, C T H (2014) Đánh giá khả chịu lực ứng xử dầm composite bê tông - thép sử dụng liên kết cắt kiểu Perfobond Đại học Bách Khoa TP HCM [14] Diễm, N T N (2014) Cơ chế truyền lực khả kháng cắt liên kết Perfobond tiết diện mở dầm liên hợp tiết diện T ngược Đại học Bách Khoa TP HCM [15] Phương, L H (2015) Ứng xử chịu lực dầm liên hợp bê tông - thép tiết diện chữ T ngược sử dụng liên kết Perfobond Đại học Bách Khoa TP HCM [16] Tiến, T M (2016) Ứng xử dầm liên tục thép - bê tông cốt thép sử dụng liên kết perfobond với mức độ kháng cắt khơng hồn tồn Đại học Bách Khoa TP HCM [17] Hòa, Đ T (2017) Khảo sát phân bố truyền lực lên liên kết kháng cắt dạng perfobond dầm liên hợp Đại học Bách Khoa TP HCM [18] Phong, N T (2018) Khảo sát thực nghiệm ứng xử dầm đơn giản thép + bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng Crestbond bê tông cường độ cao Đại học Lạc Hồng [19] Sơn, L T (2019) Khảo sát thực nghiệm ứng xử uốn dầm liên hợp thép-BTCT tiết diện T ngược sử dụng bê tông cường độ cao Đại học Bách Khoa TP HCM [20] Đức, H N., Tuấn, V A., Dũng, T M (2019) Sức kháng trượt dọc chốt bê tông dầm liên hợp rỗng chiều cao nhỏ qua thí nghiệm đẩy Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 13 (5V):1–8 [21] Kiên, N T., Hiếu, N T., Hoàng, N N (2020) Phân tích làm việc dầm liên hợp thép – bê tông khoét lỗ bụng phương pháp mơ số Tạp chí Xây Dựng, (1-2020):29–32 [22] Khoa, T Đ (2020) Đánh giá ứng xử dầm liên hợp sử dụng liên kết perfobond mô Đại học Lạc Hồng [23] TCVN 10306:2014 Bê Tông Cường Độ Cao – Thiết Kế Thành Phần Mẫu Hình Trụ Tổng cục Đường Việt Nam, Bộ Giao Thông Vận Tải [24] Eurocode EN 1994-1-1:2004 Design of composite steel and concrete structures: Part 1-1: General rules and rules for buildings The European Standard 47 ... liên kết đến ứng xử học liên kết kháng cắt dạng perfobond Đào Duy Kiên (2014) cộng nghiên cứu thực nghiệm khả chịu lực ứng xử dầm liên hợp thép - bê tông sử dụng liên kết cắt kiểu perfobond bê. .. sát ứng xử học liên kết kháng cắt dạng perfobond sử dụng cho dầm liên hợp với thép hình chữ T ngược Lê Hồng Phương (2015) nghiên cứu thực nghiệm ứng xử chịu lực dầm liên hợp bê tông - thép sử dụng. .. nghiên cứu thực nghiệm ứng xử uốn dầm liên hợp với thép hình tiết diện T ngược với bê tông cường độ cao Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng mức độ kháng cắt đến ứng xử uốn dầm Bên cạnh