Luận văn thạc sĩ xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp ứng xử chịu mô men liên kết giữa cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng btct

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng xử chịu mô men liên kết giữa cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT trong xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp.

• Tác giả: Đoàn Tân Thị
• Người hướng dẫn: PGS. Ngô Hữu Cường
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp
• Đề tài: Ứng xử chịu mô men liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG VÀ SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
• 1.1. Sàn phẳng bê tông cốt thép
• 1.2. Liên kết giữa cột CFT và sàn phẳng BTCT
• 1.2.1. Nhiệm vụ và nội dung của đề tài
• 1.2.2. Ý nghĩa nghiên cứu
• 1.2.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 2.2. Liên kết giữa cột và sàn phẳng BTCT
• 2.3. Liên kết giữa cột CFT và sàn phẳng BTCT
• 2.4. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 2.5. Liên kết giữa cột BTCT và sàn phẳng BTCT
• 2.6. Liên kết giữa cột CFT và sàn phẳng BTCT (tiếp)
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG LIÊN KẾT
• 3.1. Tổng quan về phần mềm PTHH ABAQUS
• 3.2. Mục đích sử dụng
• 3.3. Mô hình phần tử, ràng buộc
• 3.4. Mô phỏng vật liệu bê tông
• 3.4.1. Ứng xử nén của bê tông
• 3.4.2. Ứng xử kéo của bê tông
• 3.4.3. Mô hình phá hoại dẻo của bê tông
• 3.4.3.1. Định nghĩa bề mặt chảy dẻo
• 3.4.3.2. Thuật toán giải phi tuyến
• 3.4.3.3. Mô phỏng số và kiểm chứng
• 3.5. Mẫu thí nghiệm S-C-M
• 3.6. Mẫu thí nghiệm S-4-ÌM
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc nghiên cứu ứng xử chịu mô men của liên kết cột ống thép nhồi bê tông (CFT) và sàn phẳng BTCT. Mục tiêu chính là xây dựng mô hình số bằng phần mềm ABAQUS để dự đoán ứng xử của liên kết này dưới tác dụng của mô men. Kết quả mô phỏng sẽ được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đánh giá độ chính xác của mô hình. Nghiên cứu này nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc thiết kế các công trình sử dụng kết cấu bê tông cốt thép liên hợp, đặc biệt là trong các công trình cao tầng.

1.1. Bối cảnh và ý nghĩa

Trong các công trình xây dựng hiện đại, kết cấu thép và bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi do khả năng chịu lực và tính thẩm mỹ cao. Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng xử chịu mô men của liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT vẫn còn hạn chế. Nghiên cứu này nhằm lấp đầy khoảng trống đó, cung cấp dữ liệu và phương pháp tính toán chính xác hơn cho các kỹ sư thiết kế.

1.2. Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu hướng đến việc xây dựng mô hình số để dự đoán ứng xử chịu mô men của liên kết, so sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm, và đưa ra các khuyến nghị thiết kế. Điều này giúp giảm thiểu chi phí và thời gian thực hiện các thí nghiệm tốn kém.

II. Phương pháp nghiên cứu và mô hình hóa

Phương pháp nghiên cứu chính trong luận văn thạc sĩ này là sử dụng phần mềm ABAQUS để mô phỏng liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT. Mô hình số được xây dựng dựa trên các thông số vật liệu và điều kiện biên thực tế. Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu thực nghiệm từ các mẫu thí nghiệm để kiểm chứng độ chính xác.

2.1. Mô hình hóa bằng phần mềm ABAQUS

Mô hình số được xây dựng bằng phần mềm ABAQUS, sử dụng phương pháp phân tử hữu hạn để mô phỏng ứng xử chịu mô men của liên kết. Các thông số vật liệu như bê tông cốt thép, ống thép, và lõi bê tông được nhập vào mô hình để đảm bảo tính chính xác.

2.2. So sánh mô phỏng và thực nghiệm

Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu thực nghiệm từ các mẫu thí nghiệm. Sự tương đồng giữa hai kết quả chứng tỏ tính hợp lý của mô hình số, từ đó khẳng định khả năng ứng dụng của mô hình trong thực tiễn thiết kế.

III. Kết quả và đánh giá

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình số được xây dựng bằng ABAQUS có khả năng dự đoán chính xác ứng xử chịu mô men của liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT. Các kết quả mô phỏng phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, chứng tỏ tính hiệu quả của phương pháp này.

3.1. Ứng xử chịu mô men của liên kết

Kết quả mô phỏng cho thấy liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT có khả năng chịu mô men uốn tốt. Sự phân bố ứng suất và biến dạng trong mô hình phù hợp với thực tế, đặc biệt là ở các vị trí tiếp giáp giữa cột và sàn.

3.2. Đánh giá độ bền và khả năng ứng dụng

Nghiên cứu khẳng định rằng liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT có độ bền cao và phù hợp với các công trình cao tầng. Mô hình số này có thể được sử dụng để thiết kế các công trình tương tự mà không cần thực hiện các thí nghiệm tốn kém.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Luận văn thạc sĩ này đã thành công trong việc xây dựng mô hình số để dự đoán ứng xử chịu mô men của liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế các công trình sử dụng kết cấu bê tông cốt thép liên hợp. Hướng phát triển tiếp theo là ứng dụng mô hình này vào các công trình thực tế và mở rộng nghiên cứu cho các loại liên kết khác.

4.1. Kết luận chính

Nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của mô hình số trong việc dự đoán ứng xử chịu mô men của liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT. Kết quả này có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế và giảm chi phí thi công.

4.2. Hướng phát triển

Trong tương lai, nghiên cứu có thể mở rộng sang các loại liên kết khác hoặc ứng dụng mô hình này vào các công trình thực tế để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong những thập niên gần đây, kết cấu thép - bê tông liên hợp ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là các tòa nhà cao tầng với khung nhịp lớn. Theo ước tính, hệ kết cấu cột ống thép nhồi bê tông (Concrete Filled steel Tube - CFT) kết hợp với sàn phẳng bê tông cốt thép (BTCT) mang lại nhiều ưu điểm về mặt kết cấu, thi công nhanh và tính thẩm mỹ cao. Tuy nhiên, ứng xử chịu mô men của liên kết giữa cột CFT và sàn phẳng BTCT vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ, đặc biệt về khả năng chịu mô men và góc xoay của liên kết.

Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng mô hình số ba chiều bằng phần mềm phân tử hữu hạn ABAQUS để dự đoán ứng xử chịu mô men của liên kết này, đồng thời so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực nghiệm nhằm đánh giá độ tin cậy của mô hình. Nghiên cứu tập trung vào phạm vi thời gian từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2016, tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ bổ sung kiến thức khoa học về liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT mà còn có giá trị thực tiễn lớn trong việc thiết kế và thi công các công trình xây dựng tại Việt Nam, giúp giảm chi phí và thời gian thử nghiệm thực tế. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu và đảm bảo an toàn kết cấu trong các công trình cao tầng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết kết cấu liên hợp thép - bê tông và lý thuyết mô hình hóa bằng phần tử hữu hạn. Mô hình số được xây dựng dựa trên các khái niệm sau:

• Liên kết cột ống thép nhồi bê tông (CFT): cấu kiện chịu lực chính gồm ống thép tròn hoặc vuông nhồi bê tông cường độ cao, tận dụng hiệu ứng bao confinement effect giúp tăng độ bền và khả năng chịu lực.

• Sàn phẳng bê tông cốt thép (BTCT): sàn chịu uốn theo hai phương, không có dầm đỡ hoặc có dầm biên, truyền tải trọng trực tiếp lên cột và tường.

• Ứng xử chịu mô men và góc xoay của liên kết: mối quan hệ giữa mô men tác dụng lên liên kết và góc xoay tương ứng, phản ánh khả năng biến dạng và chịu lực của liên kết.

Ngoài ra, mô hình còn áp dụng các khái niệm về vật liệu bê tông như mô hình phá hoại dẻo bê tông (Concrete Damage Plasticity - CDP), mô hình ứng suất - biến dạng khi nén và kéo của bê tông, cũng như các ràng buộc tiếp xúc giữa các thành phần cấu kiện.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm kết quả thực nghiệm từ các mẫu liên kết cột CFT và sàn phẳng BTCT do nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh thực hiện, cùng với các dữ liệu tham khảo từ các nghiên cứu quốc tế về liên kết tương tự.

Phương pháp nghiên cứu sử dụng phần mềm phân tử hữu hạn ABAQUS CAE V6.13 để xây dựng mô hình số ba chiều của liên kết. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 12 mô phỏng số với các biến đổi về kích thước, vật liệu và điều kiện biên. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các mẫu thực nghiệm tiêu biểu nhằm đảm bảo tính đại diện.

Phân tích số được thực hiện theo quy trình sau: thiết lập mô hình phần tử hữu hạn, xác định vật liệu và điều kiện biên, mô phỏng quá trình gia tải mô men và chuyển vị, thu thập kết quả mô men - góc xoay, so sánh với kết quả thực nghiệm để đánh giá độ chính xác. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2016, bao gồm giai đoạn xây dựng mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Mô hình số dự đoán chính xác ứng xử chịu mô men của liên kết: Kết quả mô phỏng cho thấy mối quan hệ mô men - góc xoay của liên kết tương đồng với dữ liệu thực nghiệm, sai số dưới 10%. Ví dụ, mẫu S-C-M có mô men chân cột cực đại đạt khoảng 94 kNm tại góc xoay 0.04 rad, tương ứng với kết quả thực nghiệm.

2. Liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT có khả năng chịu mô men và biến dạng lớn hơn liên kết BTCT truyền thống: Mẫu S-04-M (liên kết CFT) cho thấy mô men cực đại tăng khoảng 15% so với mẫu S-C-M (liên kết BTCT), đồng thời góc xoay tại phá hoại cũng lớn hơn khoảng 20%.

3. Ảnh hưởng của hệ kháng cắt và bố trí cốt thép: Việc bố trí thanh thép hình chữ H và chốt kháng cắt làm tăng lực kháng cắt lên đến 46% và mô men xoắn cực hạn tăng đến 300% so với liên kết không có hệ kháng cắt. Điều này được thể hiện rõ qua các chuỗi thí nghiệm của Satoh và Shimazaki.

4. Ứng xử liên kết dưới tải trọng động và tĩnh: Kết quả thí nghiệm động cho thấy cường độ liên kết cao hơn từ 10-15% so với thí nghiệm tĩnh tương ứng, chứng tỏ liên kết có khả năng tiêu tán năng lượng tốt khi chịu tải động đất.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt về khả năng chịu mô men giữa liên kết CFT và BTCT truyền thống là do hiệu ứng bao confinement effect của ống thép nhồi bê tông, giúp tăng cường độ bền và hạn chế biến dạng cục bộ. Việc sử dụng các thanh thép hình chữ H và chốt kháng cắt làm tăng khả năng truyền lực cắt và mô men, đồng thời hạn chế sự phát triển vết nứt.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả mô phỏng và thực nghiệm trong luận văn phù hợp với các báo cáo của Morrison, Satoh, Su và Tian, khẳng định tính ứng dụng của mô hình số trong thiết kế liên kết. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ mô men - góc xoay và bảng so sánh giá trị mô men cực đại giữa các mẫu, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt và hiệu quả của các giải pháp gia cường.

Ý nghĩa của kết quả là cung cấp cơ sở khoa học và công cụ mô phỏng tin cậy để thiết kế liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT, giảm thiểu chi phí và thời gian thử nghiệm thực tế, đồng thời nâng cao an toàn và hiệu quả công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mô hình số ABAQUS trong thiết kế liên kết: Khuyến nghị các đơn vị thiết kế và thi công sử dụng mô hình phân tử hữu hạn để dự đoán ứng xử chịu mô men của liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT, giúp giảm thiểu thí nghiệm thực tế tốn kém. Thời gian áp dụng trong vòng 1-2 năm, chủ thể là các công ty tư vấn kết cấu.

2. Bố trí hệ kháng cắt và cốt thép gia cường: Đề xuất thiết kế liên kết có thanh thép hình chữ H và chốt kháng cắt để tăng khả năng chịu lực cắt và mô men xoắn, nâng cao độ bền và độ dẻo dai của liên kết. Chủ thể thực hiện là kỹ sư thiết kế kết cấu, áp dụng ngay trong các dự án xây dựng mới.

3. Nghiên cứu mở rộng về tải trọng động: Khuyến khích các viện nghiên cứu và trường đại học tiếp tục thực hiện các thí nghiệm và mô phỏng liên quan đến tải trọng động, đặc biệt trong vùng có nguy cơ động đất cao, nhằm hoàn thiện cơ sở dữ liệu và tiêu chuẩn thiết kế. Thời gian nghiên cứu 3-5 năm.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ mô phỏng: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phần mềm ABAQUS và kỹ thuật mô phỏng kết cấu cho kỹ sư xây dựng tại Việt Nam, nhằm nâng cao năng lực thiết kế và thi công các công trình sử dụng liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT. Chủ thể là các trường đại học và trung tâm đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu: Luận văn cung cấp mô hình số và dữ liệu thực nghiệm giúp kỹ sư thiết kế đánh giá chính xác khả năng chịu lực của liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT, từ đó tối ưu hóa thiết kế và tiết kiệm vật liệu.

2. Nhà thầu thi công: Thông tin về cấu tạo liên kết và ứng xử chịu mô men hỗ trợ nhà thầu lựa chọn phương pháp thi công phù hợp, đảm bảo chất lượng và an toàn công trình.

3. Viện nghiên cứu và trường đại học: Nghiên cứu là tài liệu tham khảo quý giá cho các đề tài tiếp theo về kết cấu liên hợp, mô phỏng phần tử hữu hạn và phát triển công nghệ xây dựng hiện đại.

4. Chủ đầu tư và quản lý dự án: Hiểu rõ về tính năng và ưu điểm của liên kết giúp chủ đầu tư đưa ra quyết định đầu tư hợp lý, đồng thời quản lý dự án hiệu quả hơn trong việc kiểm soát chất lượng và tiến độ.

Câu hỏi thường gặp

1. Liên kết cột CFT và sàn phẳng BTCT có ưu điểm gì so với liên kết truyền thống?
   Liên kết này tận dụng hiệu ứng bao confinement effect của ống thép nhồi bê tông, giúp tăng khả năng chịu lực, giảm chiều cao tầng và tăng tính thẩm mỹ. Ngoài ra, khả năng chịu mô men và biến dạng lớn hơn khoảng 15-20% so với liên kết BTCT truyền thống.

2. Mô hình số ABAQUS có độ chính xác như thế nào trong dự đoán ứng xử liên kết?
   Mô hình số cho kết quả sai số dưới 10% so với dữ liệu thực nghiệm, thể hiện qua mối quan hệ mô men - góc xoay tương đồng, chứng tỏ tính tin cậy cao trong thiết kế và phân tích kết cấu.

3. Ảnh hưởng của hệ kháng cắt và bố trí cốt thép đến liên kết ra sao?
   Việc bố trí thanh thép hình chữ H và chốt kháng cắt có thể tăng lực kháng cắt lên đến 46% và mô men xoắn cực hạn tăng đến 300%, giúp liên kết chịu lực tốt hơn và hạn chế vết nứt phát triển.

4. Liên kết này có phù hợp với công trình chịu tải trọng động không?
   Theo nghiên cứu, liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT có khả năng tiêu tán năng lượng tốt, cường độ chịu tải động cao hơn 10-15% so với tải tĩnh, phù hợp với các công trình trong vùng động đất vừa và mạnh.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế thiết kế?
   Các kỹ sư có thể sử dụng mô hình số ABAQUS để mô phỏng và dự đoán ứng xử liên kết, đồng thời áp dụng các giải pháp gia cường như bố trí hệ kháng cắt và cốt thép phù hợp, giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm chi phí thử nghiệm thực tế.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công mô hình số ba chiều bằng phần mềm ABAQUS dự đoán chính xác ứng xử chịu mô men của liên kết cột CFT và sàn phẳng BTCT, với sai số dưới 10% so với thực nghiệm.
• Liên kết cột CFT - sàn phẳng BTCT có khả năng chịu mô men và biến dạng lớn hơn liên kết BTCT truyền thống từ 15-20%.
• Việc bố trí hệ kháng cắt và cốt thép gia cường làm tăng đáng kể lực kháng cắt và mô men xoắn cực hạn, nâng cao độ bền và độ dẻo dai của liên kết.
• Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, góp phần thúc đẩy ứng dụng kết cấu liên hợp trong xây dựng tại Việt Nam.
• Đề xuất các bước tiếp theo gồm áp dụng mô hình số trong thiết kế, nghiên cứu tải trọng động sâu hơn và đào tạo chuyển giao công nghệ mô phỏng kết cấu.

Luận văn mở ra hướng phát triển mới cho nghiên cứu và ứng dụng kết cấu liên hợp cột CFT - sàn phẳng BTCT, kêu gọi các nhà nghiên cứu, kỹ sư và chủ đầu tư cùng hợp tác để nâng cao chất lượng công trình xây dựng hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DOAN TAN THI UNG XU CHIU MO MEN CUA LIEN KET GIỮA COT ONG THEP NHOI BE TONG VA SAN PHANG BTCT Chuyên ngành: Xây dựng Công trình Dan dụng va Công nghiệp Mã số: 60 58 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016 ii CONG TRINH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TAI TRUONG DAI HOC BACH KHOA - ĐHQG TP. HCM Cán bộ hướng dan khoa học 1: PGS.

NGO HỮU CƯỜNG Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS. NGUYEN MINH LONG Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. ĐINH THE HUNG Cán bộ chim nhậnxét2 : TS. LE TRUNG KIÊN Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, ĐHQG TP.

HCM, ngày 22 tháng 7 nam 2016. Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1.CHU QUOC THẮNG - Chủ tịch 2. BÙI CÔNG THÀNH - Ủy viên 3. ĐINH THE HUNG — Phan biện 1 4.

LÊ TRUNG KIÊN — Phản biện 2 5. TRAN VĂN PHÚC — Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KY THUẬT XÂY DUNG ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM CONG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIEM VỤ LUẬN VĂN THAC SĨ Họ và tên học viên: ĐOÀN TÂN THỊ MSHV: 12210264 Ngày, tháng, năm sinh: 15/08/1988 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Xây dựng Công trình DD & CN Mã số: 60 58 20 I. TÊN DE TÀI: Ứng xử chịu mô men của liên kết giữa cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng BTCT Il. NHIEM VU VÀ NỘI DUNG: 1.

Xây dựng mô hình số bằng phan mềm phan tử hữu hạn ABAQUS cho phép dự đoán ứng xử mô men — góc xoay của liên kết cột ống thép nhôi bê tông va sàn phăng bê tông cốt thép. So sánh kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm để chứng tỏ sự hợp lý của mô hình số sử dụng. Đưa ra nhận xét, kết luận.NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/01/2016 IV. NGAY HOÀN THÀNH NHIỆM VU : 17/06/2016 V.

HO VA TEN CAN BO HƯỚNG DAN 1: PGS. NGO HỮU CƯỜNG HO VA TEN CAN BO HUONG DAN 2: PGS. NGUYEN MINH LONG Tp. HCM, ngày 28 tháng 7 năm 2016 CB HƯỚNG DAN 1 CB HƯỚNG DAN2 CT HỘI DONG NGANH Ngô Hữu Cường, Nguyễn Minh Long, Bùi Công Thành, PGS.

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ii LOI CAM ON Loi đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn PGS. Ngô Hữu Cuong, người đã tận tình dẫn dắt và hướng dẫn tôi ngay từ bước dau làm quen với công việc nghiên cứu khoa học đến lúc hoàn thành luận văn. Thay đã khuyên bao tôi về cách nhận định đúng đắn trong các van dé nghiên cứu của dé tài với những lời khuyên bố ích và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu. Lòng tận tình của thay cho tôi về hình ảnh một người thay đáng kính trong sự nghiệp giáo dục.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS. Nguyễn Minh Long, người đã định hướng ban đầu và hướng dẫn cụ thé cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Bach Khoa Tp. Hồ Chí Minh, các thầy cô trực tiếp tham gia giảng dạy đã truyền đạt những kiến thức và phương pháp học tập, nghiên cứu.

Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của bạn bè, các anh chị học viên khoá 2012. Tôi xin cảm ơn Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Giao thông Vận tải đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập. Sau cùng, tôi muốn tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, anh chị em đã luôn bên cạnh động viên tinh thần, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Hô Chí Minh, ngày 17 tháng 06 năm 2016 Đoàn Tan Thi lil TOM TAT Luận văn nay xây dựng một mô hình số bang phan mềm phan tử hữu han ba chiều ABAQUS để dự đoán ứng xử chịu mô men của liên kết cột ống thép nhdi bê tông va sàn phăng bê tông cốt thép.

Kết quả mô phỏng số được so sánh với kết quả đạt được từ nghiên cứu thực nghiệm để chứng tỏ sự phù hợp của mô hình đề xuất. Việc xây dựng một mô hình số có khả năng dự đoán ứng xử kết cau của liên kết phù hợp với kết quả thực nghiệm là một điều cần thiết để có được kết quả tin cậy trong việc áp dụng cho việc thiết kế loại liên kết này trong thực tiễn mà không cần thực hiện các thí nghiệm tốn kém và mắt thời gian. ABSTRACT This thesis develops a numerical model by using the ABAQUS three-dimensional finite element package to predict the moment bearing behavior of the connections between concrete filled steel tube columns and reinforced concrete flat slabs. The simulation results are compared with the results obtained from experimental studies to demonstrate the suitability of the proposed model.

The development of a numerical model capable of predicting the structural behavior of the connection consistent with the experimental results is a necessity in order to obtain reliable results in the application for the design of this connection type in practice without conducting costly and time-consuming experiments. IV LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Doan Tan Thi, học viên cao học chuyên ngành Xây dựng Công trình Dân dụng và Công nghiệp, khóa 2012 trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Tôi xin cam đoan rằng đây là luận văn do chính tôi tự thực hiện. Các số liệu trong luận văn này hoản toàn trung thực va chưa từng được ai công bố, sử dụng dé bảo vệ một học vi nào.

Các thông tin, tài liệu trích dẫn có trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn vé kết quả nghiên cứu trong luận văn của mình. Hô Chí Minh, ngày 17 tháng 06 năm 2016 Đoàn Tan Thi MỤC LỤC 0:1019)10500/017100575. Cột ống thép nhồi bê tÔngg.--¿- 52 2252 SE2E+EEEE2E#EEEEEEEEEEEEEEErrkrkrrrrrrree 8 1.

Sàn phẳng bê tông cốt thép .--¿- - + 256 E+S£SE+E+EE£E£ESEEEEEEEEEEEEErrkrkrrrrkrree 9 1. Liên kết giữa cột CFT và sàn phăng BTCT. Nhiệm vụ và nội dung của dé tài. Ý nghĩa nghiên tru w.

Ý nghĩa khoa hoc wiccecescscsesesessssccscscscscscscscsssesesesscscscscsvevevavsvevevsssssesees 12 1. Ý nghĩa thực tiỄn. Các chương của luận VAN. - - -- - c1 1101111111133 31 1 88 211111111 1v ng reg 12 CHƯƠNG 2.

TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CỨU. Tình hình nghiên cứu trên thé giới. Liên kết giữa cột và sàn phẳng BTCTT. Liên kết giữa cột CFT và sàn phăng BTCTT.

Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam. Liên kết giữa cột BTCT và sàn phăng BTCTT. Liên kết giữa cột CFT và sàn phăng BTCTT. ¿5552 cs+c+cscs2 40 CHƯƠNG 3.

MO PHONG LIEN IKẾ:T. Tong quan về phan mềm PTHH ABAQUS. Mục đích sử dụng. -- - - cọ HH ng 47 °si cắn.

Mô hình phan tử, ràng buộc. Mô phỏng vật liệu bê tông .--- -- Ă G S111 SH ng ng vu 60 3. Ứng xử nén của bê tông. Ứng xử kéo của bê tong .---- ¿+ +52 SE E92 EE E323 2111 errreo 63 3.

Mô hình phá hoại dẻo của bê tÔng. Định nghĩa bề mặt chảy dẻO. Thuật toán giải phi tuyến. Mô phỏng số và kiểm chứỨng.---- - + ¿56 5EE+E2E2EEEE£E£ESEEEEEEEEEEEEEErkrkrree 72 3.

Mẫu thí nghiệm S-C-M. Mẫu thí nghiệm S-4-ÌM. KET LUẬN VA HƯỚNG PHAT TRIÈN. Hướng phát triển của luận văn.------ - + 2 + 2+2 +E£E+E£EEE£E£E+ESEEErErkrerree, 99 DANH MỤC HINH ANH Hình 1-1.

Mat cắt ngang điền hình của cột ông thép nhoi bê tông (CFT). Hệ thong kết cầu sàn phang BT CT vicccecccscsssssscscsscssssesesssessssssssesesssssseeseens 10 Hình 1-3. Hệ kết cấu liên hợp giữa cột CFT và sàn phăng BTCTT. Công trình Strong Building (Nhật Bđn)).

Mô hình thí nghiệm cua Morrison, Hirasawa và Sozen (1983). Quan hệ “M6 men — chuyển vị” của các mẫu S1, S2 và S3. Sự phát triển vết nứt trên các mẫu S1, S2 và S3 vecccccsccscccscsssevesscssesseseseees 17 Hình 2-4. Mô hình thí nghiệm cua Morrison (1985).

Sơ đề thi nghiệm và mô hình hóa thành hệ 1 bác tự do. Trinh tự thí nghiệm động qua các giai đoạn thí nghiệm khác nhau. Két qua do được trên mau D3 cho giai đoạn thí nghiệm thứ 4. Quan hệ “M6 men — chuyển vị” của các mẫu D3 qua các giai đoạn.

Sự phát triển vết nứt trên các mẫu D1, D2 và D3. So sánh kết quả thí nghiệm giữa các mau thí nghiệm tĩnh và động. Chi tiết liên kết của Hiroki Satoh va Kazushi Shimazaki dé xuất. Chương trình thực nghiệm cho chuỗi thi nghiệm 1.

Chương trình thực nghiệm cho chuỗi thí nghiệm 2. Chương trình thực nghiệm cho chuỗi thí nghiệm 3. Mối quan hệ giữa tải trọng ngang và chuyÊn VÌ. Anh hưởng của tải trọng đlứmg,.--- - - + SeSe Set E1 11 tre 26 Hình 2-17.

Anh hưởng của MO MEN XOGN. Mối quan hệ giữa tải trọng đứng và CHUYEN Vị. Hình dạng vết nứt trên các mẫu thí nghiệm. Hình dạng vết nứt bên trong sàn phăng BTCT.- 5s 5s cs+sccs: 29 Hình 2-21.

Chi tiết liên kết của Su và Tian (2010) .- ¿5s 5s sEsEsk+k+k+eekeeeerecees 29 Hình 2-22.- 5-5 SE E£E+E‡E‡EeEeEeEeEererererererered 30 Hình 2-23.- c2 5-5 SE E*E+E+E‡EeEeEeEeEererererererered 30 Hình 2-24. Mô hình thí nghiệm cua Su và Tian (2010) (kích thước mmm). Thí nghiệm mẫu 2 (SP2) chịu cả tải trong đứng và ngang. Ung xử giữa tải trọng ngang va chuyển vị ngang ở đâu cột, độ trôi dat 7158772871787 8ãn7207 77777.

Ứng xử giữa tải trọng ngang và chuyển vị đỉnh, độ trôi dạt ngang trên mẫu 2 (SP2) (khi tải trọng đứng bằng 200 KN) s. Ứng xử giữa tải trọng ngang và chuyển vị đỉnh, độ trôi dạt ngang trên mẫu 2 (SP2) (khi tải trọng đứng bằng 2440 kN). Set tt tre 33 Hình 2-29. Ứng xử giữa tải trọng ngang và chuyển vị đỉnh, độ trôi dạt ngang trên mẫu 2 (SP2) (khi tải trọng đứng bằng 270 kN).- 5c Set tk tre 33 Hình 2-30.

Mặt bằng bố trí cốt thép lớp dưới sàn của mẫu S-C-M. Mặt bằng bố trí cốt thép lớp trên sàn của mẫu S-C-ÌM. Mặt cắt ngang mẫu S-C-M. ¿5E c+ESESEEEEE5E2E11121115111 112 te, 37 Hình 2-33.

Sơ đồ thí nghiệm mẫu ,S-C-ÌM. ¿+ 5252 2+8 SE+E+E2ESEEEEEEEESErrrkrerree 38 Hình 2-34. Quan hệ “Mô men — góc xoay” của liên kết mẫu S-C-M tương ứng với từng cấp gia tải CHUYỂN Vi. Quan hệ “M6 men — góc xoay” của liên kết mâu S-C-M.

Kiểu phá hoại liên kết trong thí nghiệm mâu S-C-M. Chi tiết neo cốt thép chịu kéo của sàn thông qua thanh cốt thép ngang 40 Hình 2-38. Chi tiết liên kết nhóm tác giả đỀ Xuất .------ 5+ 25252 Se+e+e+cscczeceee Al Hình 2-39. Chi tiết liên kết giữa sườn với cột CFT veseccccscscsssssesscsssssssesesssssssessseseess Al Hình 2-40.

Mặt bằng bố trí cốt thép lớp dưới sàn của mẫu S-04-M. Mặt bằng bố trí cốt thép lớp trên sàn của mẫu S-04-M. Mặt cắt ngang mẫu S-O4-M .