(LUẬN án TIẾN sĩ) NGHIÊN cứu ỨNG xử của nút KHUNG BIÊN TRONG kết cấu LIÊN hợp dầm THÉP cột bê TÔNG cốt THÉP
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.24 MB, 206 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
LÊ ĐĂNG DŨNG
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NÚT KHUNG BIÊN
TRONG KẾT CẤU LIÊN HỢP DẦM THÉP CỘT BÊ
TÔNG CỐT THÉP
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
HÀ NỘI, 2022
TIEU LUAN MOI download :
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
LÊ ĐĂNG DŨNG
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NÚT KHUNG BIÊN TRONG KẾT
CẤU LIÊN HỢP DẦM THÉP CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP
LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT
MÃ SỐ:
9580206
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. Nguyễn Xuân Huy
PGS. TS. Nguyễn Quang Huy
HÀ NỘI- 2022
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tơi. Các kết quả
nêu trong luận án là trung thực và chưa được cơng bố trong các cơng trình khác. Việc
tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo
đúng quy định.
Hà Nội, Ngày 01 tháng 08 năm 2022
Tác giả
Lê Đăng Dũng
i
TIEU LUAN MOI download :
LỜI CẢM ƠN
Luận án được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS. TS. Nguyễn Xuân Huy
và PGS. TS. Nguyễn Quang Huy. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy,
những người đã dành cho tôi nhiều lời khuyên, sự định hướng, và cả những hỗ trợ q
báu trong suốt q trình học tập.
Tơi chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo là Giảng viên ở Bộ mơn Cơng trình giao
thơng thành phố và Cơng trình thủy, cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Thị Tuyết Trinh đã giúp
đỡ tôi rất nhiều về mặt tinh thần, và các chỉ dẫn trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi chân thành cảm ơn PGS. TS. Ngô Đăng Quang, TS. Nguyễn Huy Cường cùng các
Giảng viên ở Bộ môn Kết cấu xây dựng đã giúp đỡ tôi rất nhiều về mặt khoa học, công
việc, và những hỗ trợ về tinh thần trong suốt q trình nghiên cứu.
Tơi chân thành cảm ơn anh Nguyễn Thành Tâm, TS. Lê Minh Cường, TS. Ngơ Ngọc
Q và các Cán bộ ở Phịng thí nghiệm cơng trình, Trung tâm Khoa học Cơng nghệ
GTVT đã nhiệt tình giúp đỡ tơi trong việc thực hiện các thí nghiệm của luận án.
Tơi trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Giao thông vận tải, Lãnh đạo
Bộ môn Kết cấu xây dựng, Lãnh đạo Khoa Kỹ thuật xây dựng đã tạo nhiều điều kiện
thuận lợi để tơi hồn thành luận án này.
Tơi trân trọng cảm ơn Phòng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Giao thông vận tải
đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong q trình học tập, nghiên cứu.
Cuối cùng, tơi muốn được bày tỏ sự biết ơn đến các đồng nghiệp, các bạn sinh viên,
người thân, và bạn bè đã giúp đỡ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu.
Hà Nội, Ngày 01 tháng 08 năm 2022
Tác giả
Lê Đăng Dũng
ii
TIEU LUAN MOI download :
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................
LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................
MỤC LỤC
..........................
DANH MỤC BẢNG BIỂU.....................................................................................
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................
CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU...................................................................
MỞ ĐẦU ................................................................................................................
CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÚT
KHUNG LIÊN HỢP DẦM THÉP CỘT BÊ TƠNG CỐT THÉP ..........................
1.1Tình hình sử dụng kết cấu khung liên hợp. ...........
1.2Tổng quan về nút khung ........................................
1.2.1 Khái niệm và phân
1.2.2 Đặc điểm làm việ
1.2.3 Tình hình nghiên
1.2.4 Tình hình nghiên
1.2.5 Tình hình nghiên
1.2.6 Các nghiên cứu về
1.2.7 Các dạng phá hoạ
1.3Các nghiên cứu nút khung sử dụng liên kết dạng
1.4Nghiên cứu có liên quan đến nội dung của luận á
1.5Phân tích, đánh giá các nghiên cứu đã được thực
1.6Kết luận chương 1 .................................................
CHƯƠNG 2XÂY DỰNG MƠ HÌNH ỨNG XỬ NÚT KHUNG LIÊN HỢP
DẦM THÉP CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP..........................................................
2.1Mục đích của nghiên cứu .....................................
iii
TIEU LUAN MOI download :
2.2 Cơ sở đánh giá ứng xử của nút khung ..................................
2.2.1
Tương quan của nút khung tr
2.2.2
Sức kháng cắt của nút khung
2.2.3
Phản ứng không đàn hồi của
2.2.4
Độ dẻo ...................................
2.2.5
Độ cứng.................................
2.2.6
Độ cản ...................................
2.2.7
Biến dạng của nút .................
2.3 Đề xuất nút khung biên được nghiên cứu ..............................
2.4 Phân tích cơ cấu truyền lực giữa các thành phần trong nút ..
2.5 Mơ hình xác định sức kháng của dạng nút khung được nghiê
2.5.1
Sức kháng của các phần tử vù
2.5.2
Sức kháng nén cục bộ của các
2.5.3
Sức kháng kéo cục bộ của bản
2.5.4
Sức kháng uốn cục bộ của bả
57
2.5.5
Sức kháng của vùng giao thoa
2.5.6
Sức kháng cắt của cột ...........
2.5.7
Sức kháng của mặt cắt các cấ
2.5.8
Sức kháng của mối hàn .........
2.6 Tổng hợp các công thức xác định sức kháng thành phần của
2.7 Kết luận chương 2 .................................................................
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ỨNG XỬ CHỊU LỰC
CỦA NÚT KHUNG LIÊN HỢP DẦM THÉP CỘT BÊ TƠNG CỐT THÉP
67
3.1 Mục đích nghiên cứu.................................................................................67
3.2 Cấu tạo của các mẫu thí nghiệm..............................................................68
3.2.1
Xây dựng mơ hình thí nghiệm.................................................................... 68
iv
TIEU LUAN MOI download :
3.2.2
Cấu tạo chi tiết m
3.2.3
Vật liệu được sử
3.3 Nghiên cứu thực nghiệm nút khung liên hợp dầm
chịu đồng thời tải trọng đứng và tải trọng ngang t
3.3.1
Hệ thống gia tải ..
3.3.2
Thiết bị đo và hệ
3.3.3
Kết quả thí nghiệ
3.4 Nghiên cứu thực nghiệm nút khung liên hợp dầm
chịu đồng thời tải trọng đứng và tải trọng ngang đ
3.4.1
Giới thiệu chung
3.4.2
Mẫu thí nghiệm n
3.4.3
Kết quả thí nghiệ
3.4.4
Quan hệ giữa lực
3.4.5
Khả năng tiêu tán
3.4.6
Sự suy giảm độ c
3.4.7
Độ dẻo của các m
3.5 So sánh kết quả thí nút khung chịu tải trọng tĩnh v
đổi chiều ..............................................................
3.6 Kết luận chương 3 ..............................................
CHƯƠNG 4NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ THEO PHƯƠNG PHÁP
PHẦN TỬ HỮU HẠN .......................................................................................
4.1 Mục đích nghiên cứu ...........................................
4.2 Xây dựng mơ hình mơ phỏng số .........................
4.2.1
Mơ hình tổng thể
4.2.2
Mơ hình vật liệu
4.2.3
Cấu tạo mơ hình
4.2.4
Kết quả mơ phỏn
4.2.5
Nghiên cứu tham
4.3 Kết luận chương 4 ..............................................
v
TIEU LUAN MOI download :
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................123
Kết luận...........................................................................................................123
Kiến nghị.........................................................................................................126
DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ...........................................127
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................129
PHỤ LỤC...........................................................................................................137
vi
TIEU LUAN MOI download :
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số vật liệu được sử dụng cho các mẫu............................................... 28
Bảng 2.1 Công thức xác định sức kháng của các thành phần cấu tạo nút....................63
Bảng 3.1 Các mẫu được sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm................................67
Bảng 3.2 Đặc trưng vật liệu thép sử dụng trong mẫu thí nghiệm................................. 72
Bảng 3.3 Điểm chảy ở các vị trí cảm biến của hai mẫu thí nghiệm.............................81
Bảng 3.4 Sức kháng của các thành phần theo mơ hình lý thuyết với kết quả thí nghiệm
của mẫu 1......................................................................................................................... 84
Bảng 3.5 Sức kháng của các thành phần theo mơ hình lý thuyết với kết quả thí nghiệm
của mẫu 2......................................................................................................................... 85
Bảng 3.6 Giá trị lực và độ lệch tầng ở thời điểm chảy và thời điểm sức kháng lớn nhất
của các mẫu thí nghiệm................................................................................................... 99
Bảng 4.1 Các thông số được sử dụng cho mơ hình CDP trong nghiên cứu của luận án.
107
Bảng 4.2 Thơng số mơ hình của vật liệu bê tơng sử dụng cho mơ hình CDP.............107
Bảng 4.3 Các tham số của các mơ hình nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dài thép
hình................................................................................................................................ 115
Bảng 4.4 Các tham số của các mơ hình nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày thép tấm
gia cường trong vùng nút khung.................................................................................... 117
Bảng 4.5 Các tham số của các mơ hình nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dài thép tấm
gia cường trong vùng nút khung.................................................................................... 119
Bảng 4.6 Tham số trong các mơ hình nghiên cứu ảnh hưởng của lực nén dọc trong cột.
120
vii
TIEU LUAN MOI download :
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Khung thép, sàn liên hợp thép – BTCT/sàn BTCT.........................................7
Hình 1.2 Khung có cột và dầm là kết cấu liên hợp........................................................ 7
Hình 1.3 Kết cấu RCS sử dụng cho cơng trình nhà nhịp lớn và nhà nhiều tầng [37].....9
Hình 1.4 Sơ đồ khung phẳng và phân loại nút khung theo vị trí..................................10
Hình 1.5 Các dạng nút khung được đề xuất trong nghiên cứu của Nishiyama, 2004. .. 15
Hình 1.6 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Nishimura và Pan [58] [86]..........17
Hình 1.7 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Zhang và Zibasokhan [29] [87]... .18
Hình 1.8 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Seyed [73]....................................19
Hình 1.9 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Wu [81] và Wang [84]..................19
Hình 1.10 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Wu và Yu [22] [78].....................20
Hình 1.11 Khớp dẻo xảy ra ở dầm và dạng vết nứt ở cột BTCT [14]..........................21
Hình 1.12 Khớp dẻo xảy ra ở cột/nút [36]................................................................... 21
Hình 1.13 Dạng phá hoại xảy ra ở nút khung dầm liên tục qua nút [49]......................22
Hình 1.14 Dạng phá hoại xảy ra ở các vị trí cục bộ của liên kết..................................22
Hình 1.15 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Pan [86]......................................23
Hình 1.16 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Choi và Xu [24]..........................24
Hình 1.17 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Zhang [43] [44]..........................24
Hình 1.18 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Zhang [44] và Feng [75].............25
Hình 1.19 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Montava [40]..............................25
Hình 1.20 Cấu tạo nút khung trong nghiên cứu của Liao [36]..................................... 26
Hình 1.21 Dạng phá hoại trong nghiên cứu về liên kết của Zha [83].......................... 26
viii
TIEU LUAN MOI download :
Hình 1.22 Cấu tạo vùng nối/giao thoa trong các nghiên cứu của Gao và Jia [47] [48]
[82]. ....................................................................................................................................
Hình 1.23
Cấu tạo
Hình 1.24
Sơ đồ th
Hình 1.25
Vị trí cá
Hình 1.26 Hình dạng vết nứt trên bê tơng cột sau khi kết thúc thí nghiệm trong nghiên
cứu ở INSA Rennes [76]. ...................................................................................................
Hình 1.27 Biểu đồ quan hệ tải trọng-độ lệch tầng của các mẫu thí nghiệm trong nghiên
cứu ở INSA Rennes. ..........................................................................................................
Hình 1.28 Thời điểm các vị trí thép chảy dẻo trên đường quan hệ tải trọng-độ lệch tầng.
............................................................................................................................................ 31
Hình 2.1 Một trường hợp về sơ đồ biến dạng và biểu đồ mô men uốn của khung. ......
Hình 2.2 Mơ men uốn và lực cắt ở nút biên và nút giữa [89]. ......................................
Hình 2.3 các cơ cấu phá hoại điển hình ở kết cấu khung [4]. .......................................
Hình 2.4 Một số dạng đường cong trễ đặc trưng ...........................................................
Hình 2.5 Biểu đồ để xác định độ dẻo của kết cấu. ........................................................
Hình 2.6
Biểu đồ xác định độ cứng cát tuyế
Hình 2.7
Biểu đồ được dùng để xác định gi
Hình 2.8
Vị trí đặt dụng cụ đo chuyển vị để
Hình 2.9
Cấu tạo của phần thép hình .........
Hình 2.10 Các dạng cấu tạo của nút được nghiên cứu trong luận án. ...........................
Hình 2.11
Các phân vùng của nút
Hình 2.12
Sơ đồ tính và biểu đồ nộ
Hình 2.13
Sơ đồ tính và biểu đồ nộ
Hình 2.14
Biểu đồ nội lực của các
ix
TIEU LUAN MOI download :
Hình 2.15 Nội lực thành phần trên các mặt cắt vùng nút khung.................................. 50
Hình 2.16 Vị trí tác dụng của lực truyền từ cánh dầm thép sang thép hình [33]..........52
Hình 2.17 Các thành phần tham gia vào chịu cắt của nút khung có cốt thép đai liền
(khơng có thép tấm gia cường)........................................................................................ 53
Hình 2.18 Các thành phần tham gia vào chịu cắt của nút khung sử dụng thép tấm gia
cường và cốt thép đai cấu tạo........................................................................................... 54
Hình 2.19 Tác động cục bộ của lực kéo, nén từ cánh dầm thép lên bản bụng của thép
hình đặt trong cột BTCT [33].......................................................................................... 56
Hình 2.20 Cơ cấu chịu lực từ dầm truyền vào cột thơng qua thép hình.......................58
Hình 2.21 Cơ cấu chịu lực cắt của vùng giao thoa...................................................... 61
Hình 3.1 Cấu tạo và kích thước của thép hình sử dụng cho các mẫu thí nghiệm.........69
Hình 3.2 Cấu tạo thực tế của thép hình sử dụng cho các mẫu thí nghiệm....................70
Hình 3.3 Cấu tạo mẫu thí nghiệm 1 (Mẫu 1, Mẫu 3)................................................... 70
Hình 3.4 Cấu tạo mẫu thí nghiệm 2 (Mẫu 2, Mẫu 4)................................................... 71
Hình 3.5 Các mẫu vật liệu sau khi thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo của thép. . 72
Hình 3.6 Hình mẫu thí nghiệm trước và sau khi đổ bê tơng........................................72
Hình 3.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tương ứng với sơ đồ tính lực tác dụng ở dầm..........74
Hình 3.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm thực tế..................................................................... 74
Hình 3.9 Vị trí gắn cảm biến đo biến dạng trên hai mẫu thí nghiệm...........................75
Hình 3.10 Vết nứt xuất hiện trên mẫu 1 thí nghiệm chịu tải tĩnh.................................76
Hình 3.11 Vết nứt xuất hiện trên mẫu 2 thí nghiệm chịu tải tĩnh................................. 77
Hình 3.12 Vết nứt trên mặt bên của mẫu thí nghiệm sau khi cắt bỏ dầm thép.............78
Hình 3.13 Vết nứt trên mặt trước của mẫu thí nghiệm sau khi cắt bỏ dầm thép..........78
Hình 3.14 Quan hệ lực – độ lệch tầng tại đầu dầm...................................................... 79
x
TIEU LUAN MOI download :
Hình 3.15 Điểm chảy của cốt thép dọc của các mẫu thí nghiệm tại các vị trí cảm biến.
81
Hình 3.16 Điểm chảy của cốt thép đai của các mẫu thí nghiệm tại các vị trí cảm biến.
81
Hình 3.17 Biến dạng xoay của mặt cắt dầm, cột và biến dạng cắt của vùng nút..........82
Hình 3.18 Tỷ lệ giữa các biến dạng thành phần của mẫu 1.......................................... 83
Hình 3.19 Tỷ lệ giữa các biến dạng thành phần của mẫu 2.......................................... 83
Hình 3.20 Tương quan sức kháng của mơ hình lý thuyết với kết quả thí nghiệm mẫu 1.
83
Hình 3.21 Tương quan sức kháng của mơ hình lý thuyết với kết quả thí nghiệm mẫu 2.
85
Hình 3.22 Lịch sử gia tải ở vị trí tác dụng tải trọng đổi chiều..................................... 89
Hình 3.23 Vết nứt xuất hiện trên mẫu 3 ở các mức chuyển vị khác nhau....................91
Hình 3.24 Vết nứt xuất hiện trên mẫu 4 ở các mức chuyển vị khác nhau....................92
Hình 3.25 Đường cong trễ quan hệ lực – độ lệch tầng của mẫu 3...............................94
Hình 3.26 Đường cong trễ quan hệ lực – độ lệch tầng của mẫu 4...............................95
Hình 3.27 Đường bao của đường quan hệ lực – độ lệch tầng......................................95
Hình 3.28 Năng lượng tiêu tán của các mẫu thí nghiệm ở từng vịng lặp....................96
Hình 3.29 Tỷ số năng lượng tiêu tán của các mẫu thí nghiệm ở từng vịng lặp...........97
Hình 3.30 Năng lượng tiêu tán cộng dồn của các mẫu thí nghiệm..............................97
Hình 3.31 Biểu đồ độ cứng cát tuyến với độ lệch tầng của các mẫu thí nghiệm..........98
Hình 3.32 Biểu đồ xác định thời điểm chảy của mẫu 3 và mẫu 4................................99
Hình 3.33 Biểu đồ lực và độ lệch tầng của các mẫu thí nghiệm................................101
Hình 4.1 Mơ hình tổng thể của nút trên nền phần mềm PTHH Abaqus.....................105
Hình 4.2 Mơ hình vật liệu bê tơng được sử dụng trong mơ hình CDP.......................105
xi
TIEU LUAN MOI download :
Hình 4.3 Mơ hình ứng xử chịu nén của vật liệu bê tơng theo Eurocode 2.................107
Hình 4.4 Mơ hình được sử dụng cho vật liệu thép thanh và thép hình.......................108
Hình 4.5 Mơ hình điều kiện biên và tải trọng............................................................ 109
Hình 4.6 Mơ hình phần tử và chia lưới phần tử......................................................... 110
Hình 4.7 Biểu đồ lực tác dụng – độ lệch tầng của mơ hình mơ phỏng số và của mơ hình
thí nghiệm...................................................................................................................... 111
Hình 4.8 Điểm chảy của cốt thép và thép hình của mơ hình mơ phỏng và mơ hình thí
nghiệm mẫu 1................................................................................................................ 112
Hình 4.9 Điểm chảy của cốt thép và thép hình của mơ hình mơ phỏng và mơ hình thí
nghiệm mẫu 2................................................................................................................ 113
Hình 4.10 Hình ảnh kết thúc thí nghiệm và biểu đồ phân bố ứng suất theo thông số phá
hoại do kéo DAMAGET, do nén DAMAGEC trong bê tơng ở mơ hình mơ phỏng mẫu 1.
113
Hình 4.11 Hình ảnh kết thúc thí nghiệm và biểu đồ phân bố ứng suất theo thông số phá
hoại do kéo DAMAGET, do nén DAMAGEC trong bê tơng ở mơ hình mơ phỏng mẫu 2.
114
Hình 4.12 Phân bố ứng suất Von-Mises trên cốt thép và thép hình ở các mơ hình thay
đổi chiều dài của thép hình đặt trong cột BTCT............................................................. 116
Hình 4.13 Biểu đồ lực tác dụng với độ lệch tầng của các mơ hình mơ phỏng nghiên cứu
ảnh hưởng của tham số chiều dài thép hình................................................................... 116
Hình 4.14 Các vị trí khảo sát giá trị ứng suất trong cốt thép và thép hình.................116
Hình 4.15 Biểu đồ lực tác dụng – độ lệch tầng và điểm chảy của thép......................117
Hình 4.16 Biểu đồ lực tác dụng – độ lệch tầng của các mơ hình mơ phỏng nghiên cứu
ảnh hưởng của tham số chiều dày thép tấm gia cường................................................... 118
Hình 4.17 Phân bố ứng suất Von-Mises trên cốt thép và thép hình ở các mơ hình thay
đổi chiều dày của thép tấm gia cường trong vùng nút khung......................................... 118
xii
TIEU LUAN MOI download :
Hình 4.18 Biểu đồ lực tác dụng – độ lệch tầng của các mơ hình mơ phỏng nghiên cứu
ảnh hưởng của tham số chiều dài thép hình................................................................... 119
Hình 4.19 Phân bố ứng suất Von-Mises trên cốt thép và thép hình ở các mơ hình thay
đổi chiều dài của tấm thép gia cường trong vùng nút khung.......................................... 120
Hình 4.20 Biểu đồ lực tác dụng – độ lệch tầng của các mô hình mơ phỏng nghiên cứu
ảnh hưởng của tham số lực nén dọc trong cột khi khơng có tấm thép gia cường...........121
Hình 4.21 Biểu đồ lực tác dụng – độ lệch tầng của các mơ hình mơ phỏng nghiên cứu
ảnh hưởng của tham số lực nén dọc trong cột khi có tấm thép gia cường......................121
xiii
TIEU LUAN MOI download :
Ký hiệu
ACI
AISC
BTCT
CDP
IBC
RCS
RILEM
y
u
max
c
t
in
el
0 c
A
vc
Ak
xiv
TIEU LUAN MOI download :
Asl ,col
Ac ,col
Aswj
b
b
b
c
b
k
d
c
d
0
dc , A
d
t,A
Fc ,Rd
F
t , wc ,Rd
Fc , wc ,Rd
F
c , wc , c ,Rd
f yd
f
sd
f
cd
xv
TIEU LUAN MOI download :
f y ,wc
f y ,wd
h
b
h
c
h
k
L
col
L
e
L
k
M Ed ,col
M Ed ,b
M Ed ,k
M Ed , j
NEd ,col
NEd , j
N pl ,Rd
P
max
P
y
Pu
s
j
xvi
TIEU LUAN MOI download :
TEd ,b
VEd ,col
VEd ,b
VEd , j
Vj ,Rd
Vwp , c ,Rd
Vwp ,Rd
Vwp , p ,Rd
V
j , RC ,Rd
V j , Rd ,max
Vc , com ,Rd
Vc , k ,Rd
Vc , c ,Rd
VEd ,k
Wpl ,k
xvii
TIEU LUAN MOI download :
MỞ ĐẦU
1.
Đặt vấn đề
Kết cấu khung liên hợp có cấu tạo từ cột bê tông cốt thép (Reinforced Concrete - RC) và
dầm thép (steel - S) được gọi tắt là khung RCS [38]. Khung RCS có nhiều ưu điểm như: độ
cứng ngang lớn, kích thước cấu kiện thanh mảnh, độ dẻo cao dẫn đến hiệu quả kinh tế từ việc
tiết kiệm vật liệu và phù hợp khi kết hợp được với nhiều loại hình kết cấu khác.
Trong kết cấu khung nói chung và kết cấu khung liên hợp RCS nói riêng, vị trí liên kết
giữa dầm và cột (nút khung) có trạng thái ứng suất rất phức tạp. Để chịu các thành phần
ứng suất khơng kể được trong tính tốn, các Tiêu chuẩn thiết kế thường yêu cầu tăng hàm
lượng cốt thép cấu tạo và tăng chiều dài neo cốt thép ở nút. Điều này gây khó khăn cho
q trình xây dựng, làm giảm tốc độ xây dựng và đôi khi làm phản tác dụng do khó khăn
trong thi cơng, dẫn đến việc chế tạo trong thực tế không giống như yêu cầu của thiết kế
(bê tông bị lỗ rỗng, chiều dài neo cốt thép không đủ). Một số dạng cấu tạo chi tiết của nút
khung RCS đã được đề xuất và công bố trên thế giới [27], [59]. Các dạng cấu tạo nút đã
được công bố trước đây nếu có cấu tạo đơn giản thì khả năng chịu lực và độ cứng của nút
có giá trị nhỏ do sự truyền lực ở nút chỉ thông qua các cơ cấu và chi tiết đơn giản. Để
khắc phục nhược điểm trên, một số dạng nút được gia cường bằng nhiều chi tiết tập trung
ở vùng nút. Các chi tiết cấu tạo ở nút lại gây ra ứng xử tại nút phức tạp, khó dự đốn dạng
phá hoại và mơ hình lý thuyết khơng mang tính tổng qt cũng như khó khăn trong chế
tạo. Vì vậy, các nỗ lực trong việc đưa ra dạng cấu tạo nút khung RCS vừa đảm bảo sức
kháng, độ cứng, khả năng tiêu tán năng lượng và cấu tạo đơn giản là mục tiêu của nhiều
nghiên cứu về nút khung RCS.
Kết cấu liên hợp thép – bê tơng cốt thép có nhiều ưu điểm cả về khả năng chịu lực và
tính năng của kết cấu. Do đó, việc ứng dụng kết cấu liên hợp vào thực tế xây dựng nói
chung và xây dựng cơng trình nhà nhiều tầng nói riêng đang tăng lên một cách nhanh
chóng. Việc ứng dụng đã phát sinh ra các dạng kết cấu liên hợp có cấu tạo mới so với các
cấu tạo được nói đến trong các Tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Năm 2012, Ủy ban Châu
Âu bắt đầu triển khai dự án SmartCoCo (Smart Composite Components) [76]. Mục đích
của dự án này là xây dựng được hướng dẫn thiết kế bổ sung cho Tiêu chuẩn Eurocode 2
và Eurocode 4. Các mơ hình lý thuyết được xây dựng dựa trên cơ sở của các Tiêu chuẩn
1
TIEU LUAN MOI download :
Eurocode 2, Eurocode 3 và Eurocode 4, hoặc đề xuất mới sau đó được hiệu chỉnh thơng
qua các kết quả thí nghiệm. Các nội dung được nghiên cứu gồm:
(i) - Kết cấu bê tông cốt thép được tăng cường bởi nhiều thanh thép hình trên mặt
cắt;
(ii) - Kết cấu bê tơng cốt thép có phần thép hình đặt khơng liên tục;
(iii)
- Liên kết giữa kết cấu thép với kết cấu bê tơng cốt thép có dạng khóa
chịu cắt.
Trong ba nội dung trên đây, nội dung thứ ba về nghiên cứu liên kết giữa kết cấu thép
với kết cấu bê tông cốt thép dạng khóa chịu cắt bằng thép hình. Ở INSA Rennes, đã có
những nghiên cứu ban đầu về việc ứng dụng dạng liên kết này cho nút khung RCS. Kết
quả nghiên cứu đã chỉ ra hiệu quả của dạng này như: khả năng phân tán lực tương tác
giữa dầm/cột, khả năng hình thành vùng dẻo để tiêu tán năng lượng. Tuy nhiên, để có sự
hiểu biết đầy đủ và hướng đến áp dụng vào thực tế cần có thêm các nghiên cứu về việc áp
dụng dạng cấu tạo này cho kết cấu nút khung RCS.
Việt Nam, kết cấu liên hợp thép – BTCT cho cơng trình nhà bắt đầu được đưa vào thực
Ở
tế xây dựng khoảng cuối thập kỷ 90 [7]. Cho đến nay, số lượng cơng trình có sử dụng
kết cấu liên hợp đã tăng nhanh. Tiêu chuẩn riêng dành cho kết cấu liên hợp theo các điều
kiện thực tế ở Việt Nam hiện chưa có. Đặc biệt, các nghiên cứu về kết cấu liên hợp thép BTCT rất ít về mặt số lượng và chưa đa dạng về kết cấu. Khoảng thời gian từ những năm
1990 cho đến năm 2015, phương pháp nghiên và phạm vi nghiên cứu cịn hạn chế. Các cơng
bố chủ yếu mang tính giới thiệu [8], [12]. Những năm gần đây, sự phát triển của công nghệ
xây dựng, nhu cầu xây dựng và áp dụng các công nghệ mới, kết cấu mới tăng nhanh, vì vậy
mà các nghiên cứu đã được nâng cao cả về phương pháp và phạm vi [1], [2], [10].
Với mục đích để nâng cao kiến thức về kết cấu liên hợp và sự hiểu biết về ứng xử của
vị trí cục bộ trong kết cấu liên hợp nói chung và vị trí nút khung nói riêng, cần có thêm
các nghiên cứu về kết cấu liên hợp thép-BTCT gồm cả mơ hình lý thuyết, mơ hình mơ
phỏng số và thực nghiệm với các điều kiện thực tế ở Việt Nam. Vì vậy, đề tài “Nghiên
cứu ứng xử của nút khung biên trong kết cấu liên hợp dầm thép cột bê tông cốt thép”
được lựa chọn để nghiên cứu trong nội dung của luận án này.
2.
Mục đích nghiên cứu
Nhằm mục đích có thêm sự hiểu biết về ứng xử chịu lực của kết cấu liên hợp nói chung
2
