Chương 1: Giới thiệu về nội dung đề tài Chương 2: Trinh bay tổng quan về kết cấu dầm liên hợp với liên kết chống cắt perfobond. Chương 3: Khảo sát thực nghiệm uốn dam cho 03 mẫu kích thước lớn, từ đó đánh giá ứng xử chịu lực cho từng loại mau dam. Chương 4: Thiết lập bai toán mô phỏng phan tử hữu han và khảo sát tham sé. Chương 5: Nêu kết luận dé xuất những kiến nghị và hướng phát triển trong thời gian t01.
CHƯƠNG?2: TONG QUAN 2.1 Gidithiéu Dam liên hop thép-bê tông cốt thép được câu tao bởi su lắp ghép của hai thành phan dâm thép va bản sản bê tông (Hình 0-1). Dam thép được sử dụng bởi thép định hình hay tổ hop, bê tông được đúc toàn khối và gan chặt với dầm thép qua các liên kết, thường dùng là chốt kháng cắt. Pees eles £4 I-beam with Haunched-slab Steel box girder I beam with precast steel girder with steel sheet concrete slab Hình 0-1 Hình dang của tiết điện dam liên hợp [6] a) No connection ' 4 x 7 r H 7 Í 4 4 r— J — Ƒ I i i Beam section Strain Bending stress Shear stress a) Full connection Elastic stress / i ' ———- Ultimate plastic stress == —_ 1 1 I I I Strain Bending stress Shear stress Hình 0-2: Biêu đô ứng suat - biên dang [14] Dâm liên hợp composite thực sự làm việc sau khi thép hình, cốt thép thường, chốt liên kết và bê tông đóng răn kết hợp thành một cấu kiện duy nhất. Dưới tác dụng của tải trọng, đầm composite bị uốn, thép hình năm trong vùng ứng suất kéo, sản bê tông năm trong vùng ứng suất nén và ứng suất cắt xuất hiện tại mặt tiếp xúc giữa bê tông và thép.
Tại vị trí này sẽ phát sinh biến dang trượt tương đối giữa dam thép va sàn bê tông. Do đó liên kết chong cat (shear connector) được bố trí nhắm ngăn cản sự trượt tương đối đó. Hình 0-2 minh họa sự làm việc của liên kết chống cắt trong kết cầu dam sản liên hop.2 Các giai đoạn làm việc của dầm liên hợp Sự làm việc của kết câu được minh họa theo (Hình 0-3), được chia thành 3 ø1aI đoạn sau: P=er-. kh the CÁC nh >> TC Shear force I — ———— .„ea 4 = Ê Shearforce af ƒEE=srrrrrrrvrEEIEGLCIEEIEEIEEER —=.
3c an Bending moment = — stage 1 | >xkB strain ae Bending moment | HH uu force strain stress Ba i on | amomenta l c) Stage 3 Hình 0-3: Các giai đoạn chịu tải của dầm liên hợp [4] Giai đoạn 1: Khi tải trọng còn nhỏ, bê tông va thép làm việc đàn hồi, ứng suất và biến dạng là tuyến tính. Liên kết giữa chúng chịu lực cắt nhỏ. Dâm bị biến dạng ít nên ứng suất tại giữa nhịp dam phân bố dạng đường thang như hình 2.3a Theo biểu đồ biến dạng, nếu san đủ dày thì trục trung hòa sẽ nam trong bê tông, như vậy một phân bê tông chịu kéo. Ngược lại, khi bản sàn mỏng thì trục trung hòa năm trong phan dam thép thi lúc này phan phía trên chịu nén.
Giai đoạn 2 :Khi tải trọng tiếp tục tăng, ứng suất cắt giữa thép và bê tông tăng làm tăng biến dạng liên kết. Biến dạng này làm tăng biến dạng tổng thể của dầm.3b biểu diễn ảnh hưởng của biến dạng trượt đến sự phân bố ứng suất và biến dạng của dầm. Ở giai đoạn này dầm liên hợp được thiết kế liên kết loại một phan. Tuy nhiên biến dạng trượt rất nhỏ và có thé bỏ qua.
Giai đoạn 3:Thép đạt đến giới hạn chảy, vùng dẻo phát triển và sau đó toàn bộ tiết diện thép bị chảy đẻo. Quá trình này cũng xảy ra tương tự như với bê tông, biểu đồ ứng suất bién dạng như hình 2. Khi biến dạng phát triển gây ra ứng suất nén quá lớn sẽ làm phá hoại tại bản bê tông. Sự gia tăng ứng suất trong bê tông dẫn đến sự gia tăng biến dạng, ứng suất sẽ bị thay đổi.
Giai đoạn 3a: Thép đạt đến giới hạn chảy, khi tính theo trạng thái giới hạn tới hạn xem khối ứng suất dẻo phát triển trên toàn bộ tiết diện thép Giai đoạn 3b: Tải trọng tiếp tục tăng lên, bêtông không làm việc déo. Khi biến dạng phát triển gây ra ứng suất quá lớn sẽ làm phá hoại giòn tại bề mặt bản BTCT, sự gia tăng ứng suất trong bê tông dẫn đến sự gia tăng biến dạng.ứng suất sẽ bị thay đồi.3 Liên kết chống cắt dạng đỉnh mũ Trong một hệ kết cầu liên hợp bao gồm 03 thành phân cơ bản: Kết câu thép, kết câu bê tông cốt thép và chỉ tiết liên kết hai phần bê tông và thép. Hai phần bê tông và thép đóng vai trò khối chịu tải trọng tác tộng từ bên ngoài. Liên kết (shear connector) đóng vai trò truyền lực giữa hai khối trên và đảm bảo chúng làm việc đồng thời.
Trong thực tế thiết kế và xây dựng công trình hiện nay, chỉ tiết liên kết dạng đỉnh (headed sud) đang được sử dụng phổ biến cho các loại kết cấu. Trong quá trình sử dụng liên kết đinh mũ (head stud connector) đã xuất hiện một số bat lợi chăng hạn như các yêu cầu về thiết bị han khi thi công tại hiện trường(Hình 0-4). Vật liệu thép cho liên kết đinh tán bat buộc phải có cường độ cao hơn thép kết câu, điều này dẫn đến các khó khăn khi nhiều nơi chưa thé tự sản xuất loại thép này. Đó là những mặt hạn chế của liên kết trong quá trình thi công và lắp dat, nên, dạng liên kết perfobond là một giải pháp thay thế cho chúng.
Drenic [22] đã nghiên cứu và mô tả việc truyền lực cắt trong liên kết chống cắt dang định. Theo đó, dưới tác dung của tai trọng, lực cắt P xuất hiện và truyền từ chân của liên kết cắt vào bản bê tông. Lực Py xuất hiện với góc nghiêng nhỏ phía trên đường hàn liên kết chốt và cánh dầm thép. Với sự gia tăng áp lực trong bê tông, tại chân của liên kết cat bê tông bị vỡ ra và lực cat được truyền vào thân của chốt liên kết thông qua lực Ps.
Điều nay gây ra biến dang dẻo do uốn trong thân chốt và nó cũng làm xuất hiện lực kéo trong chốt mà ngăn cản sự tách rời. Do lực kéo này trong liên kết cắt mà phát sinh ứng suất kéo trong bê tông, nhất là tại đầu của chốt liên kết. Bên cạnh đó lực kéo trong chốt còn làm xuất hiện lực ma sát tại vị trí tiếp xúc giữa bê tông và cánh trên của dâm thép (lực Pg). Thanh phần năm ngang của lực kéo ký hiệu là P„ được truyền vào chân của liên kết cắt.
Trong trường hop nay liên kết phá hoại ngay phía trên đường han do tác động của lực kéo và lực cắt. Điều này làm xuất hiện vết nứt xiên mà có điểm sốc tại đầu của chốt liên kết. Theo Eurocode 4 khả năng kháng cắt của liên kết đỉnh mũ được hàn quanh chân được tính như phương trình 1. + y, =1,25 làhệ s6 an toan riêng cho trang thái giới han tới hạn.4 Liên kết chống cắt dạng perfobond Vào những năm 1980, Leonhardt [10] cùng cộng sự gần như là những người đâu tiên đề xuất liên kết perfobond cho kết câu liên hợp thép — bêtông.
Liên kết Perfobond được cau tao băng cách han những thanh thép tắm có đục lỗ lên cánh trên của dầm thép, thép sàn được bố trí xuyên qua các lỗ này (nếu có) cùng với bê tông sau khi đông cứng sẽ tạo thành chốt chống lại lực cắt dọc, từ đó ngăn cản sự trượt giữa dầm thép và sàn bêtông cốt thép. Gan đây đã có nhiều biến thể khác nhau của liên kết perfobond đã được dé nghị, Hình 0-5 minh hoạ một số hình dạng khác nhau của liên kết perpobond.Hosain [8] đã tiến hành thí nghiệm so sánh khả năng chống cắt của liên kết dạng đỉnh và liên kết dạng perfobond chốt kín. Kết quả cho thay với những mẫu có bẻ dày bản bê tông là 100 mm thi dạng 1 lỗ perfobond có kha năng chịu lực tương đương với 5 liên kết dạng đinh lómm x 75mm. Ngoài ra, khi sử dụng thêm cốt thép vào trong lỗ thì khả năng chịu lực tăng khoảng 50% khi sử dụng san 100mm và 40% với san 150mm.Hosain [9] tiến hành thí nghiệm PO với 40 mẫu dùng liên kết perfobond chốt kín, xét được các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của liên kết và từ đó đưa ra được phương trình tính toán khả năng chống cắt q, của liên kết.
Hai tác gia Isabel valente, Paulo j.cruz [10] đã thực hiện khảo sát thực nghiệm sự trượt giữa bê tông và thép khi sử dụng liên kết dạng perfobond đóng kín với bê tông nhẹ. Thí nghiệm được tiên hành với 4 nhóm mẫu, các thông sô được sử 11 dụng là cường độ bê tông, ham lượng cốt thép đặt trong liên kết và khoảng cách các ~ lo.20 minh hoa mô hình kết cấu và đường cắt trên bụng dam. Bai báo đã mô tả được ứng xử của kết câu băng thí nghiệm PO cũng như thí nghiệm trên dâm. Trong phạm vi đề tài này liên kết Perfobond dang mở (một số tài liệu øọI tên là Crestbond) sẽ được kết hợp sử dung cùng dầm composite dạng T ngược.
Loại liên kết này có một số lợi ich sau: có thé được cắt tự động bang may CNC-Plasma, với một đường cắt có thé cho 2 tam liên kết (đối xứng), cường độ của tam thép cho liên kết và dầm có thể như nhau, quá trình gia công chế tạo dầm tương đối đơn giản bang hệ thống hàn tự động va dé dang cho việc đặt cốt thép sàn khi thi công.5 Ứng xử của dầm liên hợp composite B. Tác giả đã khảo sát ứng xử thực nghiệm và kết luận kết quả quan sát được trong các mẫu thí nghiệm phù hợp với những công thức tính toán, các phương trình thực nghiệm do tác giả đề xuất. Bang việc thay đồi số lượng, vị trí cốt thép ngang trong lỗ perfobond, tác giả đã khảo sát ứng xử của các mẫu và đưa ra nhận xét về ảnh hưởng của cốt thép ngang đến khả năng chỊu lực của dam liên họp. Defscrsd share of ERS-I after faiture.
Hinh 0-6 Thi nghiém cua E. Hình 0-7 Thí nghiệm của B. Jayas Oguejiofor and M.Hosai - 800 ì 4 140 rs | T T T T ị = mm T t emis 15 — 6500 — a Hình 0-8 Mô hình mẫu dâm thi nghiệm dam composite của Li va cộng su [12] A. Li và cộng su[12], đã tiến hành thực nghiệm khảo sát ứng xử của dầm composite mà việc gan chặt giữa dam thép với sản bê tông bởi sử dụng một loại chất kết dính.
