Khả Năng Chịu Cắt Dọc của Liên Kết Perfobond trong Sàn Liên Hợp Thép-Bê Tông

Luận văn nghiên cứu khả năng chịu cắt dọc của liên kết Perfobond trong sàn liên hợp thép bê tông. Phân tích, đánh giá và ứng dụng trong kỹ thuật xây dựng.

• Tác giả: Lê Thành Chung
• Người hướng dẫn: TS. Lê Văn Phước Nhân
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Khả năng chịu cắt dọc của liên kết Perfobond trong sàn liên hợp thép - bê tông
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Sàn Liên Hợp Thép Bê Tông Tổng Quan Ứng Dụng Thực Tế

Sàn liên hợp thép-bê tông là kết cấu phổ biến trong xây dựng dân dụng, công nghiệp và cầu đường. Ưu điểm vượt trội của nó đến từ sự kết hợp hài hòa giữa hai vật liệu: bê tông chịu nén tốt và thép chịu kéo ưu việt. Sàn liên hợp thép-bê tông bao gồm tấm thép định hình, cốt thép và lớp bê tông đổ tại chỗ. Tấm thép định hình đóng vai trò ván khuôn trong quá trình thi công và cốt thép chịu kéo sau khi bê tông đông cứng. Các loại liên kết chống cắt như Perfobond đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự làm việc đồng thời của thép và bê tông. Sàn liên hợp giúp giảm kích thước cấu kiện, tăng không gian sử dụng, thi công nhanh chóng và có khả năng chịu động đất tốt. Hiện nay, sàn liên hợp thép bê tông được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm thương mại, nhà nhiều tầng và cầu vượt.

1.1. Ưu Điểm Vượt Trội của Sàn Liên Hợp Thép Bê Tông

Sàn liên hợp thép-bê tông mang lại nhiều lợi ích so với kết cấu bê tông cốt thép truyền thống. Đầu tiên là thi công đơn giản và nhanh chóng. Tấm thép định hình đóng vai trò như ván khuôn, giúp giảm thời gian và chi phí thi công. Thứ hai, sàn liên hợp có trọng lượng nhẹ hơn, giúp giảm tải trọng lên móng và các cấu kiện khác của công trình. Thứ ba, sàn liên hợp có độ an toàn cao do các cấu kiện thép được sản xuất và kiểm tra tại nhà máy. Cuối cùng, sàn liên hợp có khả năng chịu lực tốt, đặc biệt là chịu lực động đất.

1.2. Ứng Dụng Phổ Biến của Sàn Liên Hợp Thép Bê Tông Trong Xây Dựng

Sàn liên hợp thép-bê tông được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công trình khác nhau. Trong xây dựng dân dụng, sàn liên hợp được sử dụng trong các trung tâm thương mại, nhà nhiều tầng và chung cư cao tầng. Trong xây dựng công nghiệp, sàn liên hợp được sử dụng trong các nhà máy, nhà kho và nhà xưởng. Trong xây dựng cầu đường, sàn liên hợp được sử dụng trong các cầu vượt và cầu lớn. Việc sử dụng sàn liên hợp giúp tăng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của công trình.

II. Lực Cắt Dọc Sàn Liên Hợp Ảnh Hưởng Đến Thiết Kế Perfobond

Trong sàn liên hợp thép-bê tông, lực cắt dọc đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực giữa lớp thép và lớp bê tông. Khi sàn chịu tải trọng, sẽ phát sinh ứng suất trượt tại mặt tiếp xúc giữa tấm thép và bê tông. Nếu liên kết giữa hai lớp vật liệu không đủ mạnh, sẽ xảy ra trượt tương đối, làm giảm khả năng chịu lực của sàn. Các dạng phá hoại có thể xảy ra bao gồm phá hoại do moment dương, trượt dọc tại mặt tiếp xúc và phá hoại liên kết. "Sự phá hoại của sàn liên hợp có thể xảy ra theo một trong các dạng sau: • Dạng phá hoại I: phá hoại do moment dương (tiết diện I), xảy ra đối với những sàn nhịp lớn với mức độ tương tác cao giữ..."

2.1. Phân Loại Tương Tác Giữa Tấm Thép và Bê Tông Hoàn Toàn Một Phần Không Tương Tác

Mức độ tương tác giữa tấm thép và bê tông ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực của sàn liên hợp. Có ba loại tương tác chính: tương tác hoàn toàn, tương tác một phần và không tương tác. Khi tương tác hoàn toàn, không có sự trượt tương đối giữa thép và bê tông, và sàn có khả năng chịu lực cao nhất. Khi tương tác một phần, có một phần trượt tương đối, làm giảm khả năng chịu lực. Khi không tương tác, thép và bê tông làm việc độc lập, và sàn có khả năng chịu lực thấp nhất. Thiết kế liên kết Perfobond cần đảm bảo sàn có tương tác hoàn toàn hoặc gần hoàn toàn.

2.2. Các Dạng Phá Hoại Sàn Liên Hợp Thép Bê Tông và Biện Pháp Phòng Ngừa

Sàn liên hợp thép-bê tông có thể bị phá hoại theo nhiều cách khác nhau. Một trong những dạng phá hoại phổ biến là phá hoại do moment dương, xảy ra khi ứng suất kéo trong thép vượt quá giới hạn cho phép. Một dạng phá hoại khác là trượt dọc tại mặt tiếp xúc, xảy ra khi lực cắt dọc vượt quá khả năng chịu lực của liên kết. Để phòng ngừa các dạng phá hoại này, cần thiết kế liên kết Perfobond một cách cẩn thận, đảm bảo đủ khả năng chịu lực cắt dọc. Ngoài ra, cần sử dụng vật liệu chất lượng cao và tuân thủ quy trình thi công.

2.3. Ảnh hưởng của nhịp sàn đến các dạng phá hoại của sàn liên hợp

Nhịp của sàn ảnh hưởng trực tiếp đến dạng phá hoại có thể xảy ra. Sàn nhịp ngắn thường có xu hướng phá hoại do cắt trượt ở liên kết hoặc do ép mặt bê tông. Sàn nhịp dài dễ bị phá hoại do uốn, do vượt quá sức chịu uốn của mặt cắt ngang. Do đó, việc tính toán và lựa chọn liên kết, đặc biệt là liên kết Perfobond, cần xét đến yếu tố nhịp sàn để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế.

III. Liên Kết Perfobond Giải Pháp Chịu Cắt Dọc Tối Ưu Cho Sàn

Liên kết Perfobond, được phát triển bởi Leonhardt và cộng sự, là một giải pháp hiệu quả để tăng cường khả năng chịu cắt dọc của sàn liên hợp thép-bê tông. Liên kết Perfobond có dạng tấm thép đục lỗ, được hàn vào tấm thép định hình và nhúng vào lớp bê tông. Các lỗ trên tấm thép cho phép bê tông đi qua, tạo ra sự liên kết cơ học giữa thép và bê tông. Ưu điểm của Perfobond so với đinh neo là khả năng chịu mỏi tốt hơn và dễ dàng thi công hơn. "Liên kết perfobond được phát triển bỡi Leonhardt và cộng sự vào năm 1987 và được công nhận là đã khắc phục được những nhược điểm của liên kết đinh mũ, đặc biệt khi chịu tải trọng lặp kết cấu có khả năng chịu mỏi lớn."

3.1. Cấu Tạo và Nguyên Lý Hoạt Động của Liên Kết Perfobond

Liên kết Perfobond bao gồm một tấm thép có các lỗ được thiết kế đặc biệt. Tấm thép này được hàn vào dầm thép hoặc tấm thép định hình. Khi bê tông được đổ vào, nó sẽ đi qua các lỗ, tạo thành các chốt bê tông. Các chốt bê tông này có khả năng chịu lực cắt dọc rất tốt, do sự liên kết cơ học giữa thép và bê tông. Kích thước và hình dạng của các lỗ trên tấm thép Perfobond ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của liên kết.

3.2. Ưu Điểm Vượt Trội Của Perfobond So Với Các Loại Liên Kết Khác

Liên kết Perfobond có nhiều ưu điểm so với các loại liên kết khác, như đinh neo. Thứ nhất, Perfobond có khả năng chịu mỏi tốt hơn, đặc biệt quan trọng trong các công trình chịu tải trọng lặp. Thứ hai, Perfobond dễ dàng thi công hơn, không đòi hỏi thiết bị chuyên dụng như hàn đinh neo. Thứ ba, Perfobond có khả năng chịu lực cao, nhờ sự liên kết cơ học giữa thép và bê tông. Thứ tư, Perfobond có thể được sử dụng trong nhiều loại công trình khác nhau.

3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của liên kết Perfobond

Khả năng chịu lực của liên kết Perfobond chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Các yếu tố quan trọng nhất bao gồm: Chiều dày tấm Perfobond: Tấm càng dày, khả năng chịu cắt càng cao. Cường độ chịu nén của bê tông: Bê tông cường độ cao giúp tăng cường khả năng chịu cắt của liên kết. Hàm lượng cốt thép qua lỗ: Cốt thép giúp tăng cường khả năng chịu kéo của bê tông trong vùng liên kết. Hình dạng và kích thước lỗ Perfobond: Ảnh hưởng đến cơ chế phá hoại và diện tích chịu cắt.

IV. Nghiên Cứu Thực Nghiệm Khả Năng Chịu Cắt Dọc Của Liên Kết Perfobond

Nghiên cứu thực nghiệm là phương pháp quan trọng để đánh giá khả năng chịu cắt dọc của liên kết Perfobond. Các thí nghiệm thường được thực hiện trên các mẫu thử được thiết kế đặc biệt, mô phỏng cấu trúc sàn liên hợp. Kết quả thí nghiệm cung cấp thông tin quan trọng về khả năng chịu lực, độ trượt và cơ chế phá hoại của liên kết. Nghiên cứu của Lê Thành Chung sử dụng thí nghiệm nén - đẩy (Push – out Test) trên 12 mẫu để xác định trực tiếp sức kháng cắt dọc. "Trong nghiên cứu này, chương trình thí nghiệm nén - đẩy (Push – out Test) được tiến hành trên 12 mẫu chia đều cho 4 nhóm để xác định trực tiếp sức kháng cắt dọc của liên kết chịu cắt dạng perfobond sẽ được sử dụng cho kết cấu sàn liên hợp."

4.1. Phương Pháp Thí Nghiệm Push Out Quy Trình và Thiết Bị

Thí nghiệm Push-out là một phương pháp phổ biến để đánh giá khả năng chịu cắt dọc của liên kết trong sàn liên hợp. Trong thí nghiệm này, một mẫu thử được chế tạo, bao gồm một tấm thép và hai khối bê tông, được liên kết với nhau bằng liên kết Perfobond. Mẫu thử được đặt trong máy thí nghiệm, và một lực nén được tác dụng lên tấm thép, đẩy nó trượt so với khối bê tông. Lực nén và độ trượt được đo liên tục, cho phép xác định đường cong quan hệ lực-độ trượt của liên kết. Các thiết bị đo độ trượt, độ mở vết nứt được sử dụng để quan sát quá trình phá hoại.

4.2. Ảnh Hưởng Của Các Thông Số Đến Khả Năng Chịu Lực Của Liên Kết Perfobond

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng một số thông số có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chịu lực của liên kết Perfobond. Chiều dày tấm Perfobond và cường độ bê tông có ảnh hưởng tích cực đến khả năng chịu lực. Ngược lại, việc tăng hàm lượng cốt thép qua lỗ lại không tăng đáng kể khả năng chịu cắt. "Kết quả thí nghiệm cho thấy các yếu tố này đóng vai trò chủ yếu ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt và độ dai của liên kết. Khả năng chịu cắt và độ dai của liên kết tăng tỉ lệ với chiều dày tấm perfobond và cường độ chịu nén của bê tông. Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng cốt thép thì khả năng chịu cắt tăng không đáng kể trong khi độ dai của liên kết lại giảm."

4.3. So sánh kết quả thực nghiệm với các nghiên cứu trước và thiết lập công thức dự đoán khả năng chịu cắt

Việc so sánh kết quả thực nghiệm với các nghiên cứu trước giúp xác định tính tin cậy của kết quả và đánh giá mức độ phù hợp của liên kết Perfobond trong các điều kiện khác nhau. Từ kết quả thực nghiệm, có thể thiết lập các công thức dự đoán khả năng chịu cắt của liên kết Perfobond, giúp cho việc thiết kế sàn liên hợp thép-bê tông trở nên dễ dàng và chính xác hơn. Các công thức này thường dựa trên các thông số như chiều dày tấm Perfobond, cường độ bê tông và hàm lượng cốt thép.

V. Mô Phỏng Phần Tử Hữu Hạn PTHH Liên Kết Perfobond Kiểm Chứng và Phân Tích

Mô phỏng phần tử hữu hạn (PTHH) là một công cụ mạnh mẽ để phân tích và dự đoán hành vi của liên kết Perfobond trong sàn liên hợp thép-bê tông. Mô phỏng PTHH cho phép các kỹ sư hiểu rõ hơn về sự phân bố ứng suất, biến dạng và cơ chế phá hoại của liên kết. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để kiểm chứng kết quả thí nghiệm và tối ưu hóa thiết kế Perfobond. Nghiên cứu của Lê Thành Chung sử dụng phần mềm Ansys để mô phỏng thí nghiệm nén - đẩy.

5.1. Mô Hình Vật Liệu và Thiết Lập Mô Hình PTHH Cho Liên Kết Perfobond

Việc thiết lập mô hình PTHH chính xác đòi hỏi mô hình vật liệu phù hợp cho cả thép và bê tông. Đối với bê tông, cần sử dụng các mô hình có khả năng mô tả chính xác hành vi phi tuyến và sự phá hoại. Đối với thép, mô hình vật liệu đàn hồi-dẻo lý tưởng thường được sử dụng. Mô hình PTHH cần bao gồm các phần tử hữu hạn phù hợp để mô tả tấm thép Perfobond, khối bê tông và các liên kết giữa chúng. Điều kiện biên và tải trọng phải được xác định một cách cẩn thận để mô phỏng chính xác điều kiện thí nghiệm. Việc sử dụng phần mềm Ansys giúp quá trình mô phỏng được thực hiện một cách hiệu quả.

5.2. So Sánh Kết Quả Mô Phỏng và Thí Nghiệm Đánh Giá Độ Tin Cậy Của Mô Hình

Việc so sánh kết quả mô phỏng PTHH với kết quả thí nghiệm là rất quan trọng để đánh giá độ tin cậy của mô hình. Nếu kết quả mô phỏng phù hợp với kết quả thí nghiệm, thì mô hình có thể được sử dụng để dự đoán hành vi của liên kết Perfobond trong các điều kiện khác nhau. Nếu có sự khác biệt đáng kể giữa kết quả mô phỏng và thí nghiệm, thì cần xem xét lại mô hình vật liệu, các phần tử hữu hạn và điều kiện biên.

5.3. Ứng Dụng Kết Quả Mô Phỏng PTHH Để Tối Ưu Hóa Thiết Kế Liên Kết Perfobond

Kết quả mô phỏng PTHH có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế liên kết Perfobond. Ví dụ, mô phỏng có thể được sử dụng để xác định hình dạng và kích thước lỗ Perfobond tối ưu, để tăng cường khả năng chịu lực và giảm thiểu sự tập trung ứng suất. Mô phỏng cũng có thể được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các thông số vật liệu, như cường độ bê tông và mác thép, đến hành vi của liên kết. Bằng cách sử dụng mô phỏng PTHH, các kỹ sư có thể thiết kế Perfobond một cách hiệu quả và kinh tế.

VI. Kết Luận Triển Vọng Ứng Dụng Rộng Rãi Liên Kết Perfobond

Nghiên cứu về khả năng chịu cắt dọc của liên kết Perfobond trong sàn liên hợp thép-bê tông đã cung cấp những thông tin quan trọng về hành vi và khả năng chịu lực của liên kết. Kết quả thí nghiệm và mô phỏng PTHH cho thấy rằng Perfobond là một giải pháp hiệu quả để tăng cường khả năng chịu cắt dọc của sàn liên hợp. Với những ưu điểm vượt trội so với các loại liên kết khác, Perfobond có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp và cầu đường.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Những Đóng Góp Quan Trọng

Nghiên cứu đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt dọc của liên kết Perfobond, như chiều dày tấm Perfobond, cường độ bê tông và hàm lượng cốt thép. Nghiên cứu cũng đã phát triển một mô hình PTHH tin cậy để dự đoán hành vi của liên kết. Những đóng góp quan trọng của nghiên cứu bao gồm cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm và mô phỏng để thiết kế Perfobond, và đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Vật Liệu Mới Phương Pháp Tính Toán Tiên Tiến

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc sử dụng các vật liệu mới cho liên kết Perfobond, như thép cường độ cao và bê tông siêu tính năng. Nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc phát triển các phương pháp tính toán tiên tiến để dự đoán khả năng chịu lực của liên kết một cách chính xác hơn. Ngoài ra, nghiên cứu về ảnh hưởng của tải trọng động và tải trọng lặp đến hành vi của Perfobond cũng là một lĩnh vực quan trọng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu về nội dung, mục tiêu và ý nghĩa của đề tài nghiên cứu. • Chương 2: Trình bày tổng quan về mô hình ứng xử của sàn liên hợp và giới thiệu về liên kết chống cắt perfobond. • Chương 3: Trình bày nội dung của chương trình thí nghiệm push out cho 4 nhóm mẫu, từ đó nêu lên được những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt dọc của liên kết. • Chương 4: Thiết lập mô hình phần tử hữu hạn cho thí nghiệm push out nhằm khảo sát khả năng chịu cắt của liên kết.

• Chương 5: Nêu lên những kết luận của nghiên cứu, đồng thời đề xuất những kiến nghị và hướng phát triển trong thời gian sắp tới. 6 Chương 2 Tổng quan 2.1 Sàn liên hợp thép – bê tông 2.1 Sự làm việc của sàn liên hợp [1] Sàn liên hợp được cấu tạo bỡi 3 phần chính: tấm thép định hình, cốt thép và bê tông đúc tại chỗ (hình 2. Tấm thép hình có vai trò là ván khuôn trong quá trình thi công và là cốt thép chịu kéo sau khi bê tông đông cứng.1: Cấu tạo sàn liên hợp Sàn liên hợp được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các trung tâm thương mại, nhà nhiều tầng cũng như trong xây dựng cầu đường bỡi vì những ưu điểm sau: • Thi công đơn giản, tốc độ nhanh. 7 • Sàn công tác vững chắc, an toàn cho công nhân.

• Trọng lượng bản thân nhẹ hơn so với bê tông cốt thép truyền thống. • Giảm thiểu sai số vì cấu kiện thép được sản xuất và kiểm tra tại nhà máy. Sàn liên hợp về bản chất là phần tử kết cấu làm việc một phương, nhịp của sàn là khoảng cách giữa hai dầm phụ. Dưới tác dụng của tải trọng bên ngoài, tấm sàn bị biến dạng uốn và sinh ra ứng suất trượt tại mặt tiếp xúc giữa tấm thép và bê tông.

Nếu liên kết giữa tấm thép và bê tông đảm bảo chuyển vị dọc giữa tấm thép và phần bê tông tiếp xúc là bằng nhau thì sàn có liên kết hoàn toàn. Nếu tồn tại chuyển vị dọc tương đối giữa tấm thép và phần bê tông tiếp xúc thì sàn có liên kết không hoàn toàn. Phân biệt hai dạng trượt ở bề mặt tiếp xúc giữa thép với bê tông: Trượt cục bộ rất nhỏ, không nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng làm phân bố lại nội lực liên kết; trượt tổng thể lớn, có thể nhìn thấy và đo được, phụ thuộc vào loại liên kết giữa tấm thép và bê tông. Ba dạng làm việc của sàn liên hợp (hình 2.2): • Tương tác hoàn toàn giữa tấm thép và bê tông: không tồn tại sự trượt tổng thể tại bề mặt tiếp xúc.

Sự truyền lực cắt dọc là hoàn toàn và tải trọng cực hạn Pu là lớn nhất, hiệu ứng liên hợp là hoàn toàn. Sự phá hoại có thể là giòn hoặc dẻo. • Tương tác bằng không giữa tấm thép và bê tông: sự trượt tổng thể ở bề mặt tiếp xúc không bị giới hạn và gần như không có không có sự truyền lực cắt dọc. Tải trọng cực hạn là nhỏ nhất và gần như không có hiệu ứng liên hợp.

Sự phá hoại xảy ra từ từ. • Tương tác một phần giữa tấm thép và bê tông: sự trượt tổng thể ở bề mặt tiếp xúc khác không nhưng có giới hạn. Lực cắt dọc được truyền một phần, tải trọng cực hạn có giá trị trung gian giữa hai trường hợp trên. Sự phá hoại có thể là giòn hoặc dẻo.2: Sự làm việc của sàn liên hợp Độ cứng của sàn, thể hiện bỡi độ dốc của phần đầu đường cong P - δ , là khác nhau ứng với mỗi dạng làm việc.

Độ cứng lớn nhất ứng với tương tác hoàn toàn và nhỏ nhất ứng với tương tác bằng không. Có 3 dạng liên kết giữa tấm thép và bê tông: • Liên kết lý – hóa: nhỏ, luôn luôn tồn tại với bất kỳ dạng tấm định hình nào. • Liên kết ma sát: xuất hiện ngay khi sự trượt nhỏ xuất hiện. • Liên kết neo cơ học: làm việc sau khi có sự trượt đầu tiên và phụ thuộc hình dạng của bề mặt tiếp xúc.

Từ 0 đến Pf , liên kết giữa thép và bê tông chủ yếu là liên kết lý – hóa. Sau khi xuất hiện vết nứt, liên kết ma sát và liên kết neo cơ học bắt đầu có tác dụng vì có sự trượt nhỏ xuất hiện. Độ cứng trở nên rất khác nhau do ảnh hưởng của các dạng liên kết. Sự phá hoại của sàn liên hợp có thể xảy ra theo một trong các dạng sau (hình 2.3): • Dạng phá hoại I: phá hoại do moment dương (tiết diện I), xảy ra đối với những sàn nhịp lớn với mức độ tương tác cao giữa thép và bê tông.3: Các dạng phá hoại sàn liên hợp • Dạng phá hoại II: phá hoại do lực cắt dọc lớn, khả năng chịu tải tới hạn đạt được tại mặt tiếp xúc giữa thép và bê tông.

Dạng này xảy ra tại tiết diện II dọc theo chiều dài chịu cắt Ls. • Dạng phá hoại III: phá hoại do lực cắt theo phương đứng lớn gần gối tựa (tiết diện III) nơi lực cắt theo phương đứng là quan trọng. Dạng này chỉ có thể nguy hiểm đối với bản có chiều dày lớn và nhịp bản ngắn chịu tải nặng. Ứng xử của sàn liên hợp (hình 2.4: Ứng xử giòn và dẻo của sàn liên hợp Phá hoại giòn hay dẻo phụ thuộc vào đặc trưng của mặt tiếp xúc giữa thép và bê tông.

Bản có thép tấm định hình dạng lồi mở dễ ứng xử giòn, ngược lại bản có thép tấm định hình dạng lõm có xu hướng biểu hiện ứng xử dẻo.2 Lực cắt dọc trong sàn liên hợp [1] Dạng phá hoại II của sàn liên hợp tương ứng với khả năng chịu cắt theo phương dọc. Phương pháp kiểm tra là đánh giá khả năng chịu cắt dọc τu tồn tại trên đoạn chịu cắt Ls và so sánh với lực tác dụng. Khả năng chịu cắt dọc τu phụ thuộc vào dạng thép tấm định hình và phải được thiết lập riêng cho tất cả thép tấm định hình vì giá trị của nó là hàm số của sự bố trí cụ thể của hướng dập nổi, điều kiện bề mặt,. Khả năng chịu cắt dọc của sàn được xác định bằng phương pháp bán thực nghiệm m - k, được đề xuất bỡi Porter và Ekberg (1976).

Phương pháp này không dẫn tới việc tính toán khả năng chịu cắt dọc τu mà sử dụng lực cắt đứng Vt để kiểm tra sự phá hoại do lực cắt dọc trên đoạn chịu cắt Ls. Phương pháp m - k Phương pháp bán thực nghiệm m − k sử dụng công thức tham số tuyến tính trong đó tất cả các tham số đều có mặt: VLR = F (fck , Ls , dp , b, Ap , Vt ) (2.1) Với: VLR : khả năng chịu cắt dọc Vt : lực cắt đứng dp : chiều cao trung bình của sàn liên hợp Hình 2.5 thể hiện đường thẳng m − k được xác định từ 6 mẫu thí nghiệm sàn với tỉ lệ thực được chia thành 2 nhóm cho mỗi loại tấm thép định hình. Trục tung là giá trị ứng suất và phụ thuộc vào lực cắt đứng Vt đã bao gồm trọng lượng bản thân của sàn. Trục hoành là số không thứ nguyên và thể hiện tỉ số diện tích tấm thép định hình và diện tích chịu cắt dọc.

Nhân tỉ số này với fy /τu và để ý đến trục đứng, mối quan hệ trực tiếp được thiết lập với khả năng chịu cắt dọc của tấm thép định hình.5: Xác định m − k từ kết quả thí nghiệm Theo Eurocode4, lực cắt đứng lớn nhất Vt.Sd đối với bề rộng sàn b, được giới hạn do khả năng chịu cắt dọc VL.Rd là: Ap 1 VL.2) bLs γV S Với m và k là tung độ tại gốc và góc nghiêng của đường m − k và γV S là hệ số an toàn bằng 1. Hệ số m và k nhận được từ các thí nghiệm thực tiêu chuẩn. Giá trị m và k phụ thuộc vào dạng của tấm định hình và kích thước tiết diện sàn và thường được cho bỡi nhà sản xuất. Eurocode4 không xét khả năng chịu cắt dọc của bê tông và xác định đường thẳng đặc trưng qua giá trị nhỏ nhất của mỗi nhóm thí nghiệm và giảm đi 10%.

Việc không kể đến tác dụng chịu cắt của bê tông do thấy rằng đối với các công trình nhà ở, khả năng chịu cắt dọc của bê tông không lớn nếu giới hạn chịu nén fck nằm trong khoảng 25 đến 35M P a. Chiều dài chịu cắt Ls phụ thuộc vào dạng tải trọng. Với tải trọng phân bố đều trên nhịp L của dầm đơn giản, Ls bằng L/4. Giá trị này nhận được bằng cách cân bằng diện tích dưới biểu đồ lực cắt cho trường hợp tải phân bố đều và trường hợp hai tải tập trung tác dụng cách hai gối tựa một đoạn Ls.

Đối với dạng tải trọng khác, Ls nhận được bằng cách tương tự. Trường hợp sàn liên hợp được thiết kế theo sàn liên tục, cho phép sử dụng nhịp đơn tương đương giữa các điểm uốn khi xác định khả năng chịu cắt. 12 Đường thẳng cắt dọc trên hình 2.6 chỉ có giá trị trong khoảng giới hạn nhất định, phụ thuộc vào nhịp của sàn, có thể xảy ra một trong ba dạng phá hoại.6: Các dạng phá hoại phụ thuộc vào nhịp của sàn Nếu khả năng chịu cắt của sàn không đủ, có thể làm tăng lên bằng cách sử dụng một số dạng neo hoặc làm biến dạng cục bộ tấm thép định hình.2 Liên kết chống cắt trong kết cấu liên hợp 2.1 Phân loại liên kết [1] Xét một dầm liên hợp. Nếu không có liên kết chống cắt giữa sàn bê tông và dầm thép thì hai lớp vật liệu sẽ trượt tương đối với nhau và ứng suất do uốn trên một tiết diện được thể hiện trong hình 2.

Nếu khả năng chịu cắt dọc được cung cấp bỡi một dạng liên kết chống cắt thì ứng suất tại mặt tiếp xúc giữa hai lớp vật liệu trùng nhau, dầm làm việc như một cấu kiện liên hợp hoàn chỉnh. 13 (a) Biến dạng (b) Ứng suất do uốn (c) Ứng suất cắt • Trường hợp không có liên kết • Trường hợp liên kết hoàn toàn (d) Biến dạng (e) Ứng suất do uốn (f) Ứng suất cắt Hình 2.7: Biến dạng, ứng suất uốn, ứng suất cắt của kết cấu liên hợp Nếu xét trường hợp sử dụng liên kết hoàn toàn và dầm làm việc trong giai đoạn đàn hồi, gọi T là lực trượt trên một đơn vị chiều dài tại vị trí tiếp xúc giữa bê tông và dầm thép, thì T được tính theo công thức: V.3) I Với V : lực cắt theo phương đứng tại điểm tính toán.