CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
2.1. Ứng xử của phá hoại cắt thủng của hệ cột-sàn phẳng BTCT
Hình 2.5 trình bày mô hình phá hoại điển hình của phá hoại cắt thủng trong kết cấu cột-sàn phẳng BTCT.
Hình 2.5: Dạng phá hoại cắt thủng trong sàn phẳng
Khi sàn truyền lực đứng qua liên kết giữa sàn phẳng BTCT và cột, liên kết sẽ bị phá hoại do cắt thủng cục bộ tại vị trí liên kết. Để giải thích sự hình thành tháp xuyên thủng Kinnunen và Nylander [7] đã tiến hành nhiều thí nghiệm cắt thủng của liên kết giữa cột tròn và sàn tròn BTCT và kết luận sự hình thành tháp xuyên thủng qua 5 bước: (1) Các vết nứt đầu tiên theo phương tiếp tuyến xuất hiện tại các phần tử bê
9
tông chịu kéo xung quanh chu vi cột do mô men âm; (2) Sự lan truyền vết nứt sẽ tiếp tục xảy ra với sự hình thành các vết nứt hướng tâm từ các vết nứt tiếp tuyến; (3) Tiếp đó các vết nứt tiếp tuyến khác sẽ xuất hiện bên ngoài chu vi cột; (4) Khi gia tăng tải, các vết nứt tiếp tuyến theo phương đứng ban đầu ở mặt trên sàn tiếp tục phát triển theo phương xiên hướng về phía mặt cột ở mặt dưới sàn; (5) Với sự gia tăng chuyển vị đứng, vết nứt mở rộng đến mép cột. Vết nứt cắt cuối cùng hoặc trùng hoặc nằm ở ngoài vết nứt tiếp tuyến ngoài cùng mà đã xuất hiện trước khi phá hoại.
Để tăng cường khả năng kháng cắt thủng của liên kết cột-sàn phẳng BTCT, các phương pháp khác nhau đã được phát triển bởi các nhà khoa học, bao gồm:
Tăng hàm lượng cốt thép chịu kéo của sàn: Guandalini và cộng sự [8] đã tiến hành thí nghiệm cắt thủng cột-sàn phẳng BTCT với hàm lượng cốt thép chịu kéo thay đổi khác nhau theo mỗi phương. Tổng cộng 11 sàn với ba chiều dày khác nhau (125 mm, 250 mm và 500 mm) đã được thử nghiệm với hàm lượng cốt thép từ 0.22% đến 1.5%. Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng việc tăng lượng cốt thép chịu kéo có thể được sử dụng để cải thiện khả năng kháng cắt thủng nhưng hàm lượng cốt thép chịu kéo không ảnh hưởng đáng kể đến khả năng kháng cắt thủng của sàn.
Các phương pháp truyền thống như tăng cường độ bê tông quanh vùng tháp xuyên thủng [9], sử dụng hệ mũ cột, tăng chiều dày sàn…là các phương pháp được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn giúp tăng cường khả năng kháng cắt thủng của liên kết một cách đáng kể.
Bố trí cốt thép chịu cắt: Thêm cốt thép chịu cắt là một cách rất phổ biến và hiệu quả để tăng khả năng kháng cắt thủng của liên kết cột-sàn. Lips và cộng sự [10]
đã tiến hành thí nghiệm gồm 3 mẫu thử có và không sử dụng cốt thép chịu cắt cho liên kết nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng của cốt thép chịu cắt đến khả năng kháng cắt thủng của liên kết. Kết quả chỉ ra rằng khi sử dụng cốt thép chịu cắt, khả năng kháng cắt thủng của liên kết có thể tăng từ 61% đến 82%. Tuy nhiên, phương pháp này có một số nhược điểm là cốt thép chịu cắt chưa bị phá hoại khi sàn bị chọc thủng, cấu tạo không phù hợp với sàn mỏng (do khó khăn
10
trong việc neo thép), và hệ thống đinh tán cũng có nhược điểm là không dễ chế tạo và chi phí cao.
Hình 2.6: Hệ cốt thép chịu cắt theo đề xuất của Lips và cộng sự [10]
Hình 2.7: So sánh khả năng kháng cắt thủng có và không sử dụng cốt thép chịu cắt [10]
Ngoài cốt thép chống cắt, các chi tiết liên kết khác bao gồm thép tấm của Subedi và Baglin [11], hệ cốt cứng chịu cắt sử dụng các thanh thép định hình hoặc tổ hợp được hàn với nhau của Corley và Hawkins Hình 2.8 [12], polyme cốt sợi
11
carbon của Sharaf và cộng sự [13], chốt chịu cắt của Elgabry và Ghali [14], polyme cốt sợi thép của El-Ghandour và cộng sự [15] cũng là các đề xuất hiệu quả giúp tăng khả năng kháng cắt thủng của liên kết cột-sàn phẳng BTCT.
Hình 2.8: Chi tiết đề xuất của Corley và Hawkins [12]
12