KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CƠ CHẾ TRUYỀN LỰC VÀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA LIấN KẾT PERFOBOND
3.1-Giới thiệu
Cơ chế truyền lực và khả năng làm việc của liờn kết perfobond trong kết cấu dầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cường độ chịu nộn của bờ tụng, giới hạn chảy của cốt thộp và thộp tấm, chiều dày tấm thộp liờn kết, kớch thước hỡnh học của lỗ liờn kết, lượng cốt thộp đặt trong liờn kết... Hiện nay số lượng chủng loại ngày càng nhiều và khỏc nhau, cho nờn việc xỏc định khả năng chịu lực cắt của từng loại liờn kết perfobond cụ thể chưa được tiờu chuẩn húa và đề cập đến trong cỏc tiờu chuẩn thiết kế phổ biến như EC4, AISC-LDRF, BS ... Cỏc chỉ dẫn tớnh toỏn chỉ được giới hạn trong một số nghiờn cứu, cỏc tài liệu hướng dẫn thực hành thiết kế hay cỏc bỏo cỏo kỹ thuật như đó đề cập ở mục 2.2. Do đú việc khảo sỏt ứng xử và khả năng chịu cắt của mỗi loại liờn kết perfobond cụ thể thường được xỏc định bằng thực nghiệm, cỏc cụng thức dự đoỏn khả năng chịu cắt của liờn kết perfobond hầu hết được rỳt ra từ cỏc dữ liệu thớ nghiệm và mụ phỏng phần tử hữu hạn.
Như đó đề cập ở chương 2, dưới tỏc dụng của tải trọng gõy uốn cú dạng bất kỳ thỡ trong dầm sẽ phỏt sinh ra lực cắt vuụng gúc (vertical shear) và song song với trục dầm (longitudinal shear). Thành phần lực cắt song song trục dầm gõy ra sự trượt tương đối giữa bản bờ tụng và thộp. Chớnh cỏc liờn kết chống cắt sẽ ngăn cản biến dạng trượt giữa dầm thộp và bản sàn.
Để mụ phỏng lại cơ chế truyền lực cắt cũng như ứng xử của kết cấu, EC4 [6] đưa ra hướng dẫn thực hiện thớ nghiệm push-out (PO) cho liờn kết chống cắt dạng đinh (head stud), mụ tả thớ nghiệm được thể hiện ở hỡnh 3.1. Theo đú, mẫu thớ nghiệm bao gồm một dầm thộp đại diện cho dầm thộp sẽ được sử dụng trong kết cấu
dầm thật. Hai khối bờ tụng được đặt đối xứng ở hai bờn của dầm thộp mụ phỏng cho sàn bờ tụng trong kết cấu dầm, để thuận tiện cho việc thớ nghiệm người ta thường sử dụng hai khối bờ tụng thay vỡ một khối như trong kết cấu thật.
Liờn kết chống cắt cần thớ nghiệm đỏnh giỏ được hàn vào dầm thộp và đặt chỡm vào trong khối bờ tụng, lực cắt tỏc dụng lờn liờn kết sẽ phỏt sinh khi xuất hiện hiện tượng trượt tương đối giữa khối bờ tụng và dầm thộp. Thực vậy, trong thớ nghiệm Push-Out dầm thộp sẽ di chuyển hướng xuống dưới bởi lực tỏc dụng từ bờn ngoài, lực này tương tự như lực nộn dọc trong dầm, trong khi đú bản bờ tụng hai bờn được giữ cố định.
Trong quỏ trỡnh thớ nghiệm lực nộn và chuyển vị trượt tương đối sẽ được ghi nhận liờn tục, từ đú kết quả thớ nghiệm PO sẽ cho ta đường cong ứng xử giữa tải trọng và chuyển vị. Đường ứng xử lực tỏc dụng (P) với chuyển vị trượt tương đối () của một thớ nghiệm điển hỡnh được thể hiện ở hỡnh 3.1.
Hỡnh 3.1: Thớ nghiệm push-out [6]
Trong nghiờn cứu này, cỏc khảo sỏt thực nghiệm cho liờn kết perfobond cũng được tiến hành tương tự như đối với liờn kết đinh, thớ nghiệm sẽ được chia thành 6 nhúm, mỗi nhúm bao gồm 2~3 mẫu tựy thuộc điều kiện thực tế cho phộp.
Mẫu thớ nghiệm cho liờn kết perfobond cơ bản giống như mẫu liờn kết đinh, trong đú cỏc liờn kết đinh được thay thế bằng một tấm thộp cú khoột lỗ giống với
hỡnh dạng thiết kế của perfobond. Khối bờ tụng và cốt thộp đi ngang qua phần lỗ rỗng sẽ hỡnh thành một cỏi “chốt”, và cú khả năng khỏng lại lực cắt dọc. Phần bản cỏnh của dầm thộp được thiết kế tiếp xỳc trực tiếp với bản bờ tụng nhằm mụ phỏng tương tự quỏ trỡnh làm việc của dầm liờn hợp với dầm thộp tiết diện chữ I. Mụ tả chi tiết của mẫu thớ nghiệm được trỡnh bày ở phần 3.4 của chương này.
Mục tiờu của khảo sỏt thực nghiệm cho liờn kết perfobond nhằm trả lời cỏc cõu hỏi sau:
Cơ chế truyền lực giữa phần bờ tụng và thộp xảy ra như thế nào?
Dạng phỏ hoại của liờn kết perforbond và sự khỏc biệt so với liờn kết đinh truyền thống?
Liờn kết cú khả năng chịu lực bao nhiờu?
Cỏc yếu tố (chớnh) nào ảnh hưởng tới khả năng chịu lực?
Nếu sử dụng liờn kết này, thỡ liờn kết cú đạt được độ dai cần thiết hay khụng?
Kết quả của khảo sỏt thực nghiệm sẽ cung cấp cõu trả lời cho vấn đề trờn và làm sỏng tỏ cỏc vấn đề sau:
- Hiểu rừ hơn về ứng xử truyền lực của một loại liờn kết phi truyền thống. - Cơ chế truyền lực và dạng phỏ hoại của kết cấu.
- Đỏnh giỏ khả năng ỏp dụng loại liờn kết này trong thực tế thi cụng ở nước ta