Nghiên cứu thực nghiệm cơ chế phá hủy của kết cấu sàn phẳng bê tông cốt thép khi mất cột biên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Trần Quốc Cường NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CƠ CHẾ PHÁ HỦY CỦA KẾT CẤU SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP KHI MẤT CỘT BIÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - Năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Trần Quốc Cường NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CƠ CHẾ PHÁ HỦY CỦA KẾT CẤU SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP KHI MẤT CỘT BIÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Phạm Xuân Đạt PGS TS Nguyễn Trung Hiếu Hà Nội - Năm 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết trình bày luận án cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn cán hướng dẫn Các số liệu, kết trình bày luận án hồn tồn trung thực chưa công bố Các liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2021 Trần Quốc Cường ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu hoàn thành Luận án, Nghiên cứu sinh nhận định hướng, giúp đỡ, ý kiến đóng góp quý báu lời động viên nhà khoa học, thầy giáo, đồng nghiệp gia đình Trước hết, Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lời cảm ơn tới thày PGS.TS Phạm Xuân Đạt, PGS.TS Nguyễn Trung Hiếu tận tình hướng dẫn giúp đỡ trình nghiên cứu Nghiên cứu sinh bày tỏ lịng cảm ơn tới giảng viên, cán kỹ thuật Phịng thí nghiệm kiểm định cơng trình LAS-XD125, có nhiều nhận xét sáng kiến cần thiết cho nghiên cứu thực nghiệm Cho phép Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn thày cô giáo, nhà khoa học Đại học Xây dựng có góp ý quý báu cho Nghiên cứu sinh trình thực Luận án Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn Học viện Cán quản lý xây dựng đô thị tạo điều kiện thuận lợi để Nghiên cứu sinh hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu Cuối Nghiên cứu sinh bày tỏ lời cảm ơn tới đồng nghiệp, gia đình, bạn bè ln động viên, chia sẻ, ủng hộ giúp đỡ Nghiên cứu sinh vượt qua khó khăn để đạt kết nghiên cứu Luận án NCS Trần Quốc Cường iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU 1.Lý chọ 2.Mục tiêu 3.Đối tượn 4.Cơ sở kh 5.Phương 6.Ý nghĩa k 7.Những đ 8.Cấu trúc CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN PHẲNG 1.1 Sụp đổ lũy tiến (SĐLT) hệ kết cấu cơng trình BTCT 1.1.1 Khái niệm sụp đổ lũy tiến (SĐLT) 1.1.2 Một số vụ sụp đổ điển hình 1.1.3 Cơ chế SĐLT kết cấu BTCT cột chịu lực 1.1.3.1 H 1.2 Ứng xử kết cấu BTCT chịu uốn biến dạng lớn chế chịu lực 1.3 Sự làm việc dạng phá hoại kết cấu sàn phẳng BTCT 1.4 Một số phương pháp thiết kế phòng chống SĐLT giới 1.5 Nghiên cứu kết cấu BTCT cột chịu lực 1.6 Tóm tắt kết luận chương CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH SÀN PHẲNG 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu thực nghiệm 2.1.1Mục 2.1.2Nội d 2.2 Cơ sở xây dựng mơ hình thí nghiệm 2.2.1Kết c thí ng 2.2.2Cơ s 2.2.3Lựa 2.2.4Mơ h 2.3 Mơ hình thí nghiệm vật liệu chế tạo 2.3.1Mơ h 2.3.2Thí n 2.3.2 2.4Tải trọng thí nghiệm tĩnh 2.4.1Dạng 2.4.2Giá t 2.4.3Sơ đ 2.4.4Biện 2.4.5Quy 2.5Tải trọng thí nghiệm động 2.5.1Tình 2.5.2Cách 2.6Thiết bị dụng cụ đo 2.7Quy trình thí nghiệm 2.8 Kết luận chương CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 Phân tích kết thí nghiệm tĩnh với mẫu SP1 SP3 3.2 Phân tích đánh giá kết thí nghiệm động với mẫu SP2 vii 3.2.4 Xác định hệ số động theo số liệu thực nghiệm 110 3.2.5 Sự phát triển vết nứt chế phá hủy mẫu SP2 110 3.3 Kết luận chương 112 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG 4.1Các giả thiết tính tốn phương phá 4.2Đánh giá hiệu ứng động 4.3Sức kháng SĐLT kết cấu sàn phẳn 4.4Tải trọng cực hạn Wult hệ kết cấu 4.5Hệ số độ dẻo chuyển vị µ∆ 4.6So sánh với kết thực nghiệm 4.7Ví dụ áp dụng 4.8Điều kiện áp dụng phương pháp đơn 4.9Kết luận chương KẾT LUẬN CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 viii PHỤ LỤC PHỤ LỤC A CÁC QUY TRÌNH TÍNH TỐN A.1 Áp dụng phương pháp đơn giản A.2 Thiết kế sàn cơng trình thực A.3 Các bảng tính theo phương pháp đơn giản PHỤ LỤC B KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM B.1 Các số liệu thí nghiệm (data logger) B.2 Các kết Etab B.3 Số liệu Etab sàn phẳng trước sau cột Kết tóm tắt thí nghiệm mẫu SP1 Test Title Step 518 519 963 998 999 1000 1001 1117 1341 2240 2478 2641 2929 3151 3765 4321 4558 4658 4837 4838 4839 4840 4841 4842 4843 4844 4845 4846 4847 4907 10260 10261 10262 10263 14983 14984 14985 19996 19997 19998 19999 20000 20001 29998 29999 30000 30001 30002 39999 40000 40001 47749 47749 47786 47829 47872 47915 BD3 ｵ 7 9 15 14 12 17 20 25 26 27 21 24 24 20 21 22 18 17 21 22 24 34 390 388 390 388 421 421 423 439 440 439 441 440 440 463 464 462 467 463 471 473 472 923 923 946 968 992 1139 BD4 ｵ 14 12 11 15 19 23 25 37 55 61 73 124 395 757 1209 1391 1391 1399 1404 1406 1417 1418 1421 1428 1431 1441 1575 1923 1921 1925 1922 1961 1959 1963 1997 1991 1987 1990 1998 1990 2044 2046 2043 2046 2045 2077 2078 2075 2401 2401 2421 2435 2456 2597 Kết tóm tắt thí nghiệm mẫu SP2 TIME 11:57:30 AM 11:57:31 AM 11:57:32 AM 11:57:33 AM 11:57:34 AM 11:57:35 AM 11:57:36 AM 11:57:37 AM 11:57:38 AM 11:57:39 AM 11:57:40 AM 11:57:41 AM 11:57:42 AM 11:57:43 AM 11:57:44 AM 11:57:45 AM 11:57:46 AM 11:57:47 AM 11:57:48 AM 11:57:49 AM 11:57:50 AM 11:57:51 AM 11:57:52 AM 11:57:53 AM 11:57:54 AM 11:57:55 AM 11:57:56 AM 11:57:57 AM 11:57:58 AM 11:57:59 AM 11:58:00 AM 11:58:01 AM 11:58:02 AM 11:58:03 AM 11:58:04 AM 11:58:05 AM 11:58:06 AM 11:58:07 AM 11:58:08 AM 11:58:09 AM 11:58:10 AM 11:58:11 AM 11:58:12 AM 11:58:13 AM 11:58:14 AM 11:58:15 AM 11:58:16 AM 11:58:17 AM 11:58:18 AM 11:58:19 AM 11:58:20 AM 11:58:21 AM BD5 (µε) BD6 (µε) 63.9 63.9 57.51 55.38 46.86 55.38 42.6 42.6 46.86 38.34 48.99 42.6 38.34 31.95 23.43 44.73 34.08 38.34 51.12 44.73 48.99 46.86 46.86 57.51 55.38 59.64 55.38 55.38 55.38 72.42 57.51 63.9 55.38 48.99 51.12 46.86 48.99 51.12 42.6 44.73 42.6 42.6 44.73 40.47 38.34 38.34 40.47 42.6 25.56 25.56 34.08 36.21 Test Title Kết tóm tắt thí nghiệm mẫu SP3 Step date / time 06/29/2017 09:01:27 10 06/29/2017 09:07:42 11 06/29/2017 09:08:00 12 06/29/2017 09:08:01 13 06/29/2017 09:08:02 14 06/29/2017 09:08:04 15 06/29/2017 09:08:05 16 06/29/2017 09:08:06 17 06/29/2017 09:08:08 2202 06/29/2017 09:59:09 2203 06/29/2017 09:59:10 2204 06/29/2017 09:59:12 2205 06/29/2017 09:59:13 2206 06/29/2017 09:59:14 2207 06/29/2017 09:59:16 2208 06/29/2017 09:59:17 2209 06/29/2017 09:59:19 3218 06/29/2017 10:22:51 3219 06/29/2017 10:22:53 3220 06/29/2017 10:22:54 3221 06/29/2017 10:22:56 3222 06/29/2017 10:22:57 3223 06/29/2017 10:22:58 3224 06/29/2017 10:23:00 3996 06/29/2017 10:41:01 3997 06/29/2017 10:41:02 3998 06/29/2017 10:41:04 3999 06/29/2017 10:41:05 4000 06/29/2017 10:41:06 4001 06/29/2017 10:41:08 4002 06/29/2017 10:41:09 4003 06/29/2017 10:41:11 4004 06/29/2017 10:41:12 4005 06/29/2017 10:41:13 4006 06/29/2017 10:41:15 5131 06/29/2017 11:07:30 5132 06/29/2017 11:07:31 5133 06/29/2017 11:07:33 6693 06/29/2017 11:43:58 6694 06/29/2017 11:43:59 6695 06/29/2017 11:44:01 6696 06/29/2017 11:44:02 6697 06/29/2017 11:44:04 6698 06/29/2017 11:44:05 6699 06/29/2017 11:44:06 6700 06/29/2017 11:44:08 6701 06/29/2017 11:44:09 6702 06/29/2017 11:44:11 6703 06/29/2017 11:44:12 6704 06/29/2017 11:44:13 6705 06/29/2017 11:44:15 6706 06/29/2017 11:44:16 6707 06/29/2017 11:44:18 6708 06/29/2017 11:44:19 6709 06/29/2017 11:44:20 6710 06/29/2017 11:44:22 6711 06/29/2017 11:44:23 BD3 ｵ BD4 ｵ 6 16 16 12 17 14 15 15 17 43 43 42 46 45 46 44 55 56 54 54 59 56 56 59 58 55 55 75 74 79 1381 1367 1363 1355 1355 1344 1346 1345 1342 1341 1338 1338 1334 1335 1334 1333 1329 1328 1325 BD5 ｵ Sức kháng SĐLT theo d, L/d d=80, L/d=25 Kđộng y Wmax 1.09 0.92 d=70, L/d=28,6 1.09 0.92 d=60, L/d=33,33 1.09 0.92 50, L/d=40 1.09 0.91 Sức kháng SĐLT biến dạng theo chiều dài khớp dẻo lp lp=1,6d Kđộng 1.06 0.94 lp=1,4d 1.07 0.93 lp=1,2d 1.08 0.93 lp=1d 1.09 0.92 y Wmax Phụ lục tính tốn sức kháng tải theo phương pháp đơn giản D6 28.26mm2 As (mm2) fy (Mpa) 0.2355 momen âm ds 380 m'x(Nmm/mm) 4952.124366 = β 0.85 Es(Mpa) Ɛc 200000 22.524 1.025 0.292 muphi= mudelta= Wmax= MWm= Wtma= 16.521 5.920 11.802 5.463KN/m 6.845 SP1 8.065 SP3 tính delta y= 0.0158931 m 0.016 I= 0.000025 tính delta m= 0.094 L/d L/d 30 x (muphi) 10 20 30 40 y (mudelta) x (muphi) 0.735973597 3.376237624 6.01650165 8.656765677 11.2970297 Kết tóm tắt thí nghiệm mẫu SP1 Test Title Step 518 519 963 998 999 1000 1001 1117 1341 2240 2478 2641 2929 3151 3765 4321 4558 4658 4837 4838 4839 4840 4841 4842 4843 4844 4845 4846 4847 4907 10260 10261 10262 10263 14983 14984 14985 19996 19997 19998 19999 20000 20001 29998 29999 30000 30001 30002 39999 40000 40001 47749 47749 47786 47829 47872 47915 BD3 ｵ 7 9 15 14 12 17 20 25 26 27 21 24 24 20 21 22 18 17 21 22 24 34 390 388 390 388 421 421 423 439 440 439 441 440 440 463 464 462 467 463 471 473 472 923 923 946 968 992 1139 BD4 ｵ 14 12 11 15 19 23 25 37 55 61 73 124 395 757 1209 1391 1391 1399 1404 1406 1417 1418 1421 1428 1431 1441 1575 1923 1921 1925 1922 1961 1959 1963 1997 1991 1987 1990 1998 1990 2044 2046 2043 2046 2045 2077 2078 2075 2401 2401 2421 2435 2456 2597 Kết tóm tắt thí nghiệm mẫu SP2 TIME 11:57:30 AM 11:57:31 AM 11:57:32 AM 11:57:33 AM 11:57:34 AM 11:57:35 AM 11:57:36 AM 11:57:37 AM 11:57:38 AM 11:57:39 AM 11:57:40 AM 11:57:41 AM 11:57:42 AM 11:57:43 AM 11:57:44 AM 11:57:45 AM 11:57:46 AM 11:57:47 AM 11:57:48 AM 11:57:49 AM 11:57:50 AM 11:57:51 AM 11:57:52 AM 11:57:53 AM 11:57:54 AM 11:57:55 AM 11:57:56 AM 11:57:57 AM 11:57:58 AM 11:57:59 AM 11:58:00 AM 11:58:01 AM 11:58:02 AM 11:58:03 AM 11:58:04 AM 11:58:05 AM 11:58:06 AM 11:58:07 AM 11:58:08 AM 11:58:09 AM 11:58:10 AM 11:58:11 AM 11:58:12 AM 11:58:13 AM 11:58:14 AM 11:58:15 AM 11:58:16 AM 11:58:17 AM 11:58:18 AM 11:58:19 AM 11:58:20 AM 11:58:21 AM BD5 (µε) BD6 (µε) 63.9 63.9 57.51 55.38 46.86 55.38 42.6 42.6 46.86 38.34 48.99 42.6 38.34 31.95 23.43 44.73 34.08 38.34 51.12 44.73 48.99 46.86 46.86 57.51 55.38 59.64 55.38 55.38 55.38 72.42 57.51 63.9 55.38 48.99 51.12 46.86 48.99 51.12 42.6 44.73 42.6 42.6 44.73 40.47 38.34 38.34 40.47 42.6 25.56 25.56 34.08 36.21 Test Title Kết tóm tắt thí nghiệm mẫu SP3 Step date / time 906/29/2017 09:01:27 10 06/29/2017 09:07:42 11 06/29/2017 09:08:00 12 06/29/2017 09:08:01 1306/29/2017 09:08:02 1406/29/2017 09:08:04 1506/29/2017 09:08:05 16 06/29/2017 09:08:06 17 06/29/2017 09:08:08 220206/29/2017 09:59:09 220306/29/2017 09:59:10 220406/29/2017 09:59:12 220506/29/2017 09:59:13 220606/29/2017 09:59:14 220706/29/2017 09:59:16 220806/29/2017 09:59:17 220906/29/2017 09:59:19 3218 06/29/2017 10:22:51 3219 06/29/2017 10:22:53 3220 06/29/2017 10:22:54 3221 06/29/2017 10:22:56 3222 06/29/2017 10:22:57 3223 06/29/2017 10:22:58 3224 06/29/2017 10:23:00 3996 06/29/2017 10:41:01 3997 06/29/2017 10:41:02 3998 06/29/2017 10:41:04 3999 06/29/2017 10:41:05 4000 06/29/2017 10:41:06 400106/29/2017 10:41:08 4002 06/29/2017 10:41:09 400306/29/2017 10:41:11 400406/29/2017 10:41:12 400506/29/2017 10:41:13 4006 06/29/2017 10:41:15 513106/29/2017 11:07:30 5132 06/29/2017 11:07:31 513306/29/2017 11:07:33 669306/29/2017 11:43:58 669406/29/2017 11:43:59 669506/29/2017 11:44:01 6696 06/29/2017 11:44:02 6697 06/29/2017 11:44:04 669806/29/2017 11:44:05 669906/29/2017 11:44:06 6700 06/29/2017 11:44:08 670106/29/2017 11:44:09 670206/29/2017 11:44:11 670306/29/2017 11:44:12 670406/29/2017 11:44:13 670506/29/2017 11:44:15 6706 06/29/2017 11:44:16 670706/29/2017 11:44:18 670806/29/2017 11:44:19 670906/29/2017 11:44:20 6710 06/29/2017 11:44:22 671106/29/2017 11:44:23 BD3 ｵ BD4 ｵ 6 16 16 12 17 14 15 15 17 43 43 42 46 45 46 44 55 56 54 54 59 56 56 59 58 55 55 75 74 79 1381 1367 1363 1355 1355 1344 1346 1345 1342 1341 1338 1338 1334 1335 1334 1333 1329 1328 1325 BD5 ｵ ... phản ánh phá hoại chọc thủng đầu cột Đề tài: ? ?Nghiên cứu thực nghiệm chế phá hủy kết cấu sàn phẳng bê tông cốt thép cột biên? ?? lựa chọn nhằm làm rõ ứng xử sàn cột, qua ngăn chặn hạn chế thiệt... TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Trần Quốc Cường NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CƠ CHẾ PHÁ HỦY CỦA KẾT CẤU SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP KHI MẤT CỘT BIÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201... rãi nghiên cứu giới đánh giá nguy SĐLT cơng trình 1.5 Nghiên cứu kết cấu BTCT cột chịu lực giới nước 1.5.1 Nghiên cứu thực nghiệm Các nghiên cứu thực nghiệm phòng chống SĐLT cơng trình BTCT thực