i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ------------------ VŨ THÁI HƢNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG TRƢỢT DỌC CỦA SÀN LIÊN HỢP THÉP - BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG LIÊN KẾT KIỂU PERFOBOND Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp Mã ngành : 62.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2013 ii Công trình đƣợc hoàn thành tại : Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hƣớng dẫn khoa học 1 : TS. BÙI ĐỨC VINH Cán bộ hƣớng dẫn khoa học 2: TS.LÊ VĂN PHƢỚC NHÂN Cán bộ chấm nhận xét 1:…………………………………………………………… Cán bộ chấm nhận xét 2:…………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.năm……… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm 1………………………………………………………………………………………. Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG iii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ---------------- ---oOo---- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: VŨ THÁI HƢNG Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/07/1985 Nơi sinh : Nam Định Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD & CN MSHV : 11211010 1- TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG TRƢỢT DỌC CỦA SÀN LIÊN HỢP THÉP - BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG LIÊN KẾT KIỂU PERFOBOND 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Thiết kế và chế tạo mẫu sàn liên hợp bê tông thép với kích thƣớc dùng cho kết cấu cầu giao thông. - Thực hiện khảo sát thực nghiệm với kích thƣớc mẫu lớn có sử dụng liên kết perfobond. - Đánh giá khả năng chịu kháng dọc của sàn và xác định hệ số m-k cho loại sàn đã dử dụng và cung cấp số liệu cho các thiết kế thực hành sau này.
- Mô phỏng sự làm việc tới hạn của sàn bằng phần mềm Ansys, trong trƣờng hợp thành công sẽ thực hiện thêm các bài toán khảo sát tham số. 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: tháng 01 năm 2013 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: tháng 6 năm 2013 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1: TS. BÙI ĐỨC VINH HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 2: TS. LÊ VĂN PHƢỚC NHÂN Tp.HCM, ngày tháng 6 năm 2013 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 2 TS.
BÙI ĐỨC VINH TS. LÊ VĂN PHƢỚC NHÂN BAN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TRƢỜNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG iv LỜI CÁM ƠN Em xin gửi đến thầy TS. Bùi Đức Vinh và thầy TS. Lê Văn Phƣớc Nhân lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất.
Trong suốt quá trình làm luận văn này thầy luôn tận tâm hƣớng dẫn và cung cấp em những kiến thức cơ bản cần thiết để em có thể hoàn thành luận văn của mình. Ngoài các lĩnh vực về chuyên môn thầy cũng luôn nhiệt tình động viên tinh thần và tạo một môi trƣờng nghiên cứu thuận lợi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Con xin gửi lời cảm ơn sau sắc đến Bố mẹ, Bố mẹ vẫn và mãi luôn là nguồn động viên chân thành và sâu sắc nhất của con đã luôn hết sức ủng hộ con,giúp con hoàn thành giấc mơ của mình. Lời cảm ơn xin gởi đến các đồng nghiệp và kỹ thuật viên Công ty Hoàng Vinh, không có sự giúp đỡ của họ thì công tác thí nghiệm rất khó đƣợc hoàn thành đúng hẹn.
Nhân đây cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn học viên cao học khóa K2011, trong suốt thời gian qua cả nhóm đã luôn tạo một không khí học tập bình đẳng và sẵn sàng hỗ trợ lẫn nhau để cùng nhau tiến bộ hơn trên con đƣờng tìm tòi và khám phá những kiến thức khoa học bổ ích.HCM, ngày 28 tháng 6 năm 2013 Học Viên Cao Học Vũ Thái Hƣng v TÓM TẮT Luận văn trình bày kết quả đánh giá khả năng chịu cắt dọc của sàn liên hợp thép-bê tông cốt thép có sử dụng liên kết perfobond, thông qua thực nghiệm và mô phỏng phần tử hữu hạn. Khả năng chịu lực kháng trƣợt dọc sàn đƣợc tính toán và đánh giá bởi phƣơng pháp m-k và phƣơng pháp liên kết bán phần (PSC) dựa trên các số liệu thực nghiệm. Các kết quả tính đƣợc bằng hai phƣơng pháp này đƣợc so sánh với nhau và so sánh với các kết quả của nghiên cứu có sử dụng liên kết perfobond dạng đóng. Kết quả đã cho thấy tính toán bằng phƣơng pháp m-k cho kết quả an toàn hơn so với tính toán bằng phƣơng pháp liên kết bán phần.
Phƣơng pháp phần tử hữu hạn cũng đƣợc sử dụng để so sánh với các mẫu thực nghiện và mô phỏng thêm nhiều mẫu hơn mà thực nghiệm chƣa làm đƣợc. Tuy nhiên kết quả mô phỏng ứng xử phi tuyến của sàn chƣa đƣợc thực hiện hoàn chỉnh, việc cải tiến mô hình làm việc và lựa chọn mô hình vật liệu hợp lý cho bê tông cần đƣợc bổ sung thêm để cải tiến độ chính xác của kết quả. vi SUMMARY The thesis presents the results of evaluation of the vertical shear capacity steel complex floor-reinforced concrete using perfobond link, through experimental and finite element simulation. The ability to slide along the floor bearing resistance is calculated and evaluated by mk method and the method of selling links (PSC) based on the experimental data.
The results calculated by the two methods were compared with each other and compared with the results of studies that use link perfobond closed. Results showed mk calculation method for safer results compared with calculations using the method of selling links. Finite element method was also used to compare with the simulation model to more addiction and more samples that have not been empirically. However, the simulation results of the nonlinear behavior unfulfilled floor complete, the improvements to the model and choose appropriate material models for concrete should be added to improve the accuracy of results.
vii MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ. v DANH MỤC BẢNG BIỂU .xii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU .1 Giới thiệu chung về kết cấu liên hợp bê tông-thép .2 Động lực cho nghiên cứu .3 Mục tiêu và giới hạn của đề tài .4 Nội dung và ý nghĩa của đề tài .1 Nội dung nghiên cứu .2 Ý nghĩa của đề tài .5 Cấu trúc luận văn.7 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN .1 Liên kết chống cắt trong kết cấu liên hợp bê tông - thép .2 Trƣợt dọc .3 Liên kết chống cắt trong kết cấu dầm, sàn liên hợp .4 Sự truyền lực cắt trong liên kết .2 Liên kết chống cắt dạng perfobond .1 Liên kết chống cắt dạng perfobond đóng kín .2 Liên kết chống cắt dạng perfobond mở .3 Sàn compiste sử dụng liên kết perfobond .24 CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM .2 Nguyên lý và mô hình thí nghiệm .1 Mẫu thí nghiệm .2 Mô hình thí nghiệm và mục tiêu khảo sát .3 Các thông số của vật liệu.2 Thép tấm và cốt thép .3 Chế tạo mẫu và chuẩn bị thiết bị thí nghiệm .4 Sơ đồ gia tải và quy trình thí nghiệm .4 Kết quả thí nghiệm .1 Tóm tắt kết quả thí nghiệm .2 Đánh giá các kết quả thí nghiệm .5 Xác định sức kháng trƣợt của sàn .1 Xác định sức kháng cắt của sàn bằng phƣơng pháp m-k .2 Tính toán sức kháng trƣợt dọc của sàn bằng phƣơng pháp liên kết không hoàn toàn. 50 CHƢƠNG 4: MÔ PHỎNG PHẦN TỬ HỮU HẠN.2 Mô hình vật liệu .1 Mô hình vật liệu cho thép kết cấu và cốt thép .2 Mô hình vât liệu bê tông .3 Mô hình hình học cho sàn composite .1 Bản sàn thép dập dạng tôn sóng .2 Mô hình hình học cho bê tông sàn .3 Mô hình hình học của cốt thép .4 Mô hình cho liên kết Perfobond.4 Mô hình phần tử hữu hạn cho thí nghiệm .1 Mô hình phần tử hữu hạn .2 Chia lƣới phần tử .3 Điêu kiện biên và tải trọng .5 Kết quả phân tích phần tử hữu hạn .1 Nhận xét chung quá trình mô phỏng: .2 Ứng xử chung .62 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN .2 Hƣớng phát triển trong tƣơng lai.64 CHƢƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO.65 CHƢƠNG 7: PHỤ LỤC. 69 CHƢƠNG 8: LÝ LỊCH TRÍCH NGANG.
83 x DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Một số các công trình sử dụng kết cấu composite 2 Hình 1.2 Thi công nút cầu vƣợt Tp. Hồ Chí Minh 3 Hình 1.3:Công trình khách sạn Khách sạn Marriott Hà Nội 4 Hình 2.1: Ứng dụng của kết cấu liên hợp bê tông thép [1] 8 Hình 2.2: Ứng xử của sàn liên hợp [l] 10 Hình 2.3: Các kiểu phá hoại của sàn bê tông liên hợp 11 Hình 2.4 :Quan hệ giữa lực và chuyển vị trong tấm sàn giòn và dẻo [1] 12 Hình 2.5: Quan hệ m-k trong các thông số thí nghiệm 13 Hình 2.6: Quan hệ giữa lực phá hoại và nhịp sàn [1][10] 15 Hình 2.7 : Biểu đồ thiết kế liên kết không hoàn toàn 16 Hình 2.8: Biểu đồ ứng suất - biến dạng [1] 18 Hình 2.9: Sự phân bố lực cắt của liên kết dạng đinh [11] 19 Hình 2.10: Liên kết perfobond rib đƣợc hàn trực tiếp và tấm thép[13] 20 Hình 2.11: Nguyên lý làm việc của chốt bê tông [8] 21 Hình 2.12: Liên kết dạng perfobond mở 21 Hình 2.13: Thí nghiệm liên kết chốt đinh trong sàn composite [6] 22 Hình 2.14: Thí nghiệm tấm sàn composite sử dụng liên kết perfobond [9] 23 Hình 2.15: Lắp đặt cốt thép trong tấm sàn composite sử dụng liên kết perfobond[10][2] 23 Hình 3.1: Thí nghiệm sàn liên hợp [1] 25 Hinh 3.2: Mô hình 3D mẫu sàn thí nghiệm 27 Hình 3.3 Các mặt chiếu của mô hình mẫu 27 Hình 3.4: Chi tiết mặt cắt ngang của tấm thép sàn và liên kết perfobond 27 Hình 3.5: Cấu tạo thí nghiệm 28 Hình 3.6: Biểu đồ biến dạng của thép tấm khi thí nghiệm 30 Hình 3.7: Tấm thí nghiệm trƣớc và khi đổ bê tông 31 xi Hình 3.8: Mẫu thí nghiệm sau khi đổ bê tông xong 32 Hình 3.9: Mẫu chuẩn bị thí nghiệm 34 Hình 3.10: Thiết bị đo độ võng (LVDT) lắp đặt ở đáy sàn 34 Hình 3.11: Sơ đồ chu trình gia tải thí nghiệm sàn S1 và S2 34 Hình 3.12: Các vết nứt điển hình trong thí nghiệm 36 Hình 3.13: Quan hệ lực – độ võng tại tâm sàn 37 Hình 3.14: So sánh độ võng sàn S1, S2 qua từng cấp tải 38 Hình 3.15: So sánh giá trị trƣợt giữa bê tông và thép tại hai sàn 39 Hình 3.16: So sánh trƣợt giữa bê tông và thép tại các đầu cuối mỗi sàn 41 Hình 3.17: Giá trị biến dạng của bê tông và thép hình sàn S1 42 Hình 3.18 : Vị trí gắn Strain Gauge5 và 6 trên mặt bê tông 43 Hình 3.19: Phân bố biến dạng mặt cắt giữa sàn S1 43 Hình 3.20: Phân bố biến dạng mặt cắt giữa sàn S2 44 Hình 3.
