2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
2.3. Các phương pháp làm gia tăng khả năng kháng chọc thủng của liên kết cột CFT và sàn phẳng BTCT
Cũng giống như liên kết cột – sàn phẳng BTCT việc gia cường thêm các thành phần chịu cắt đầu cột CFT để làm tăng khả năng kháng chọc thủng và chịu tải trọng ngang đã và đang được nghiên cứu phát triển. Các nghiên cứu ứng dụng cột CFT trong liên kết với sàn phẳng BTCT hầu hết đều tập trung vào việc phát triển các loại liên kết kháng cắt hiệu quả và tiết kiệm nhất.
2.3.1. Liên kết của Hiroki Satoh và Kazushi Shimazak (2004)
Liên kết sử dụng các thanh thép hình chữ H liên kết bulông với tấm thép được hàn sẵn vào cột CFT Hình 2.11 để tăng khả năng kháng chọc thủng của liên kết và đảm bảo truyền mô men trong sàn vào cột CFT.
Thép hình H
Hình 2.11: Liên kết của Hiroki Satoh và Kazushi Shimazak (2004)
Hình 2.12: Nghiên cứu thực nghiệm liên kết của Hiroki Satoh và Kazushi Shimazak (2004)
Cột CFT
Tấm thép liên kết
Chuỗi thí nghiệm thứ 1
Chuỗi thí nghiệm thứ 2 Gối đỡ
Tải trọng đứng
Tải trọng ngang
Tải trọng đứng
Chuỗi thí nghiệm thứ 3
Tổng cộng 3 chuỗi thí nghiệm được tác giả tiến hành Hình 2.12 để khảo sát ứng xử của liên kết được miêu tả như sau:
(1) Chuỗi thí nghiệm thứ 1: Có tổng cộng 5 mẫu thí nghiệm được khảo sát với sự thay đổi các thông số khác nhau trong mỗi mẫu như: Kích thước của tấm thép liên kết, có hoặc không có hệ kháng cắt bao gồm: Cốt thép chịu cắt được bố trí theo chu vi cột trong phạm vi tháp chọc thủng, chốt chống cắt được bố trí theo 4 mặt cột, cường độ chịu kéo và nén của bê tông, giới hạn chảy của tấm thép liên kết, ảnh hưởng của tải trọng đứng đến khả năng chịu tải trọng ngang của liên kết. Đặc điểm của chuỗi thí nghiệm thứ nhất là không có thanh thép hình chữ H trong liên kết và tất cả các mẫu thí nghiệm được tiến hành gia tải ngang đầu cột đến khi liên kết phá vỡ hoàn toàn.
Kết quả chuỗi thí nghiệm 1:
9 Đối với mẫu có cốt thép chịu cắt hoặc chốt chống cắt thì ứng xử khi chịu tải trọng ngang sẽ cứng hơn so với mẫu không có hệ chống cắt. Tùy vào cách bố trí hệ kháng cắt, giá trị tải trọng ngang cực hạn của liên kết có thể tăng lên đến 46% so với liên kết không bố trí hệ kháng cắt.
9 Tải trọng thẳng đứng ảnh hưởng ít đến giá trị tải trọng ngang cực hạn của liên kết.
9 Khả năng kháng chọc thủng của liên kết có thể được tính toán theo tiêu chuẩn AIJ RC (1999).
(2) Chuỗi thí nghiệm thứ 2: Có tổng cộng 13 mẫu thí nghiệm được khảo sát với sự thay đổi các thông số khác nhau của mẫu như: Có hoặc không có thép hình chữ H, kích thước của thép hình chữ H, có hoặc không có chốt kháng cắt, hàm lượng cốt thép sàn, ảnh hưởng của tải trọng ngang đầu cột đến lực chọc thủng cực hạn của liên kết, cường độ chịu kéo và nén của bê tông, giới hạn chảy của cốt thép sàn và tấm thép liên kết. Các mẫu trong chuỗi thí nghiệm thứ 2 đều tiến hành gia tải trọng đứng để xác định lực chọc thủng cực hạn của liên kết.
Kết quả chuỗi thí nghiệm 2:
9 Đối với các mẫu mà liên kết có thêm vào thanh thép hình chữ H các vết nứt đầu tiên xuất hiện ở bên trên thép hình chữ H, và các là vết nứt hướng tâm xuất hiện do ứng xử uốn của liên kết. Các vết nứt do lực cắt - uốn tiếp tục phát triển khi tiến hành gia tăng tải, các vết nứt do cắt được quan sát phát
triển từ cánh của thép hình chữ H hướng lên mặt trên của sàn. Đối với các mẫu không có thanh thép hình chữ H vết nứt đầu tiên được quan sát từ tâm sàn hướng về góc sàn sau đó các vết nứt hướng tâm xuất hiện.
9 Đối với mẫu có hệ kháng cắt bao gồm: Chốt chịu cắt, thép tấm liên kết giúp làm gia tăng lực kháng chọc thủng của liên kết lên đến 300% so với mẫu không có hệ kháng cắt.
9 Khả năng kháng chọc thủng của bê tông trên đơn vị diện tích có thể được tính toán theo tiêu chuẩn ACI 318 (2005).
(3) Chuỗi thí nghiệm thứ 3: Có tổng cộng 12 mẫu thí nghiệm được khảo sát với sự thay đổi các thông số như: Cường độ bê tông, có hoặc không có chốt kháng cắt, hàm lượng cốt thép theo mỗi phương, có hoặc không có thép hình chữ H, bề rộng cột CFT. Mô ment xoắn tác dụng lên cạnh sàn phía đối diện với cột CFT đến khi liên kết bị phá hoại hoàn toàn.
Kết quả chuỗi thí nghiệm thứ 3:
9 Vết nứt đầu tiên xuất hiện tại tâm của sàn. Đối với mẫu thí nghiệm không có cốt thép sàn phương của vết nứt là 45 độ hướng từ tâm sàn, đối với mẫu thí nghiệm có cốt thép sàn bố trí 1 phương vết nứt trải dài và phát triển dọc theo phương của cốt thép, đối với mẫu sàn có cốt thép 2 phương các vết nứt phát triển và song song với phương của vết nứt đầu tiên.
9 Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng chịu mô ment xoắn giảm rất nhanh sau khi xuất hiện vết nứt đầu tiên đối với những mẫu không bố trí cốt thép sàn. Với những mẫu có bố trí cốt thép sàn theo 2 phương và thêm vào thanh thép hình chữ H sau khi xuất hiện vết nứt khả năng chịu mô ment xoắn vẫn được duy trì, giá trị mô ment xoắn cực hạn của những mẫu này tăng khoảng 13 % so với những mẫu không bố trí cốt thép sàn.
9 Đặ biệt giá trị mô ment xoắn cực hạn tăng lên khoảng 300 % đối với các mẫu thí nghiệm ngoài việc bố trí cốt thép sàn theo 2 phương, thanh thép hình chữ H, còn được gia cường thêm các chốt kháng cắt.