2.3.1 Liên kết chống cắt dạng perfobond đóng kín
Trong những năm gần đây, nhiều tác giả đã nghiên cứu ứng xử của các loại liên kết dạng perfobond đóng kín (hình 2.16).
Hình 2.16: Liên kết chống cắt perfobond dạng chốt kín
Liên kết chống cắt perfobond bao gồm một tấm thép có đục sẵn một số lỗ với khoảng cách nhất định, tấm thép này được hàn trực tiếp vào cánh trên của dầm thép và nằm hoàn toàn trong sàn bê tông. Khi thi công sàn, bê tông sẽ được lấp đầy các lỗ đục sẵn và sau khi đông cứng các chốt bê tông được hình thành có khả năng chịu cắt dọc và ngăn cản sự phân tách theo phương đứng giữa dầm thép và sàn bê tông. Nhược điểm chính của liên kết perfobond đóng kín là sự khó khăn khi đặt cốt thép lớp dưới theo phương ngang.
Nguyên lý chịu lực của liên kết là dựa vào khả năng chịu cắt của chốt bê tông xuyên qua tấm thép được mô tả theo hình 2.17, nguyên lý này được giới thiệu đầu tiên bởi Leonhardt và cộng sự. Theo đó dưới tác dụng của lực dọc, liên kết sẽ ngăn cản sự trượt tương đối giữa bản bê tông và dầm thép.
Hình 2.17: Nguyên lý làm việc của chốt bê tông [4]
2.3.2 Liên kết chống cắt dạng perfobond mở
Liên kết chống cắt dạng perfobond mở cũng dựa trên nguyên lý làm việc của liên kết dạng perfobond đóng kín. Trong phạm vi đề tài này, ứng xử của liên kết perfobond mở (một số tài liệu gọi tên là Crestbond) sẽ được nghiên cứu, hình 2.18 minh họa hình dạng của liên kết perfobond mở sử dụng trong nghiên cứu này.
Hình 2.18: Liên kết dạng perfobond mở
Việc sử dụng loại liên kết perfobond dạng mở có một số lợi ích sau:
• Hình dạng của liên kết có thể được cắt tự động bằng máy CNC.
• Với một đường cắt có thể cho hai tấm liên kết (nếu đối xứng).
• Cường độ của tấm thép cho liên kết và dầm có thể như nhau, quá trình gia công chế tạo dầm tương đối đơn giản bằng hệ thống hàn tự động.
• Dễ dàng cho việc đặt cốt thép sàn khi thi công.
2.3.3 Một số công thức dự đoán khả năng chịu cắt của liên
kết perfobond
Trong tiêu chuẩn EC4 chỉ có phần tính toán lý thuyết cho trường hợp liên kết chống cắt kiểu đinh mũ, còn liên kết chống cắt dạng perfobond đã được các nhà khoa học nghiên cứu và đưa ra được các công thức thực nghiệm sau:
OGUEJIOFOR và HOSAIN [15] đã thành lập biểu thức tính toán khả năng chịu cắt của liên kết perfobond như sau:
qu = 4.5htfc0+ 3.31nd2p
fc0+ 0.91Atrfy (2.4)
Với h: chiều cao của perfobond t: chiều dày của perfobond
fc0: cường độ chịu nén của bê tông n: số lượng lỗ trong perfobond d: đường kính lỗ
Atr: diện tích cốt thép xuyên qua lỗ fy: giới hạn chảy của thép
MEDBERRY và SHAHROOZ [22] cũng đưa ra công thức tính qu dựa trên kết quả thí nghiệm push-out như sau:
qu = 0.747bhp
fc0+ 0.413bfLc+ 0.9Atrfy+ 1.66nπ(d
2)2p fc0 (2.5)
Với b: chiều dày của sàn (mm) h: chiều dài của sàn ở phía trước liên kết (mm) bf: chiều rộng cánh dầm (mm)
Lc: chiều dài phần tiếp xúc giữa bê tông và cánh dầm thép (mm)
VERISSIMO và cộng sự [23] đã đánh giá khả năng chịu cắt của liên kết dựa trên công thức của Oguejiofor và Hosain như sau:
qu = 4.04n
bhtfc0+ 2.37nd2p
fc0+ 0.16Accp
fc0+ 31.85×106(Atr
Acc) (2.6) Với Acc: diện tích bê tông chịu cắt dọc (mm2)
AL-DARZI và cộng sự [24] tính khả năng chịu cắt của một chốt liên kết per- fobond theo công thức sau:
qu= 255.31 + 7.62×10−4htfc0−7.59×10−7Atrfy+ 2.53×10−3Ascp
fc0 (2.7) Với Asc: diện tích bê tông tại các lỗ
USHIJIMA và cộng sự [25] đưa ra công thức dự đoán khả năng chịu cắt của một chốt bê tông như sau:
quho= 3.38d2
rt
dfc0−39 (2.8)
Với d: đường kính lỗ (mm) t: chiều dày của perfobond (mm) fc0: cường độ chịu nén của bê tông (M P a)
MARECEK và cộng sự [26] đưa ra công thức tính khả năng chịu cắt tổng cộng (Pdouble) từ khả năng chịu cắt của mỗi chốt (Prk):
Pdouble =kdPrk (2.9)
kd = 166 + b−100
14000 ≤1.85 (2.10)
Với b: khoảng cách giữa các lỗ (mm)
TUỆ và VINH [4] đã đưa ra phương trình tham số tính toán khả năng chống
cắt của pefobond trong trường hợp sử dụng bê tông cường độ siêu cao (fc0 = 146 - 171 M P a) như sau:
Pu = 3.4579ndwbodfck+ 1.1259Arfyr+ 0.4054Arffyr+ 0.2296tφfya (2.11)
Với ndw: số chốt bê tông trong liên kết bo =φ: đường kính của lỗ (mm)
t: bề dày tấm thép liên kết (mm) d=p
4t2+φ2 fck: cường độ chịu nén của bê tông (M P a) fyr, fya: cường độ chảy dẻo của thép cốt thép và thép kết cấu (M P a) Ar, Arf : diện tích mặt cắt ngang cốt thép đặt trong lỗ liên kết và đặt trong bê tông (mm2)
2.3.4 Triển vọng áp dụng của liên kết perfobond
Hiện nay, loại liên kết chịu cắt kiểu đinh mũ được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở nước ta. Tuy nhiên loại liên kết này có một số nhược điểm khi sử dụng đó là dưới tác dụng của tải trọng lớn thì xảy ra hiện tượng trượt giữa liên kết và bê tông (với bê tông thường), hoặc bị phá hoại cắt tại chân đinh tán (với bê tông cường độ cao), hoặc có thể xảy ra hiện tượng phá hoại do mỏi tại khu vực đường hàn. Ngoài ra khi thi công đòi hỏi sử dụng thiết bị hàn chuyên dụng [4].
Với những kết quả đạt được của đề tài, loại liên kết này khi ứng dụng sẽ khắc phục được những nhược điểm của liên kết chống cắt bằng đinh mũ, tạo được điều kiện thuận lợi cho thi công.
Chương 3
Khảo sát thực nghiệm khả năng chịu cắt dọc của liên kết perfobond trong sàn liên hợp thép - bê tông