Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén của liên kết sàn – cột bê tông cốt thép

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ QUANG HÓA

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
ĐỐI VỚI ỨNG XỬ NÉN CỦA LIÊN KẾT SÀN - CỘT
BÊ TÔNG CỐT THÉP

Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dụng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60 58 02 08

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. HỒ CHÍ MINH, ngày 19 tháng 02 năm 2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

Cán bộ hướng dẫn khoa học
Cán bộ hướng dẫn: TS. Hồ Hữu Chỉnh
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Lê Văn Phước Nhân
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Trần Cao Thanh Ngọc
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQGTp.HCM ngày 19 tháng 02 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch: PGS.TS Nguyễn Văn Hiệp
2. Thư ký: PGS. TS Nguyễn Minh Long
3. Thành viên phản biện 1: TS. Lê Văn Phước Nhân
4. Thành viên phản biện 2: TS. Trần Cao Thanh Ngọc
5. Thành viên: TS. Huỳnh Minh Phước

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận vãn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS. TS NGUYỄN VĂN HIỆP

PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: LÊ QUANG HÓA

MSHV: 13210837

Ngày, tháng, năm sinh: 29/09/1983

Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã ngành: 60 58 02 08

I. TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén của liên kết
sàn - cột bê tông cốt thép
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén của liên kết sàn - cột bê tông cốt
thép.
2. So sánh, đối chứng kết quả thực nghiệm với lý thuyết tính toán.
3. Kết luận
IILNGÀY GIAO NHIỆM VỤ
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

: 19/01/2015
14/06/2015

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Hồ Hữu Chỉnh
Tp. HCM, ngày 19 tháng 02 năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS: HỒ HỮU CHỈNH

CHỦ NHIỆM HỘI ĐỒNG NGÀNH

PGS.TS BÙI CÔNG THÀNH
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM


LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp nằm trong hệ thống bài luận
cuối khóa nhằm trang bị cho Học viên cao học khả năng tự nghiên cứu, biết cách giải quyết

những vấn đề cụ thể đặt ra trong thục tế xây dụng... Đó là trách nhiệm và niềm tự hào của mỗi
học viên cao học.
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sụ co gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự
giúp đỡ nhiều từ tập thể và các cá nhân. Tôi xin ghi nhận và tỏ lòng biết om đến tập thể và các
cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó.
Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thày TS. Hồ Hữu Chỉnh. Thày đã đưa ra gợi
ý để hình thành nên ý tưởng của đề tài và Thầy góp ý cho tôi rất nhiều về cách nhận định đúng
đắn trong những vấn đề nghiên cứu, cũng như cách tiếp cận nghiên cứu hiệu quả. Và cảm ơn
các thầy trong phòng thí nghiệm kết cấu công trình đã tạo điều kiện, hướng dẫn để tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Kỹ Thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách
Khoa Tp.HCM đã truyền dạy những kiến thức quý giá cho tôi, đó cũng là những kiến thức
không thể thiếu trên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp của tôi sau này.
Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên
không thể không có những thiếu sót. Kính mong quý Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung
những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn.
Xin trân trọng cảm ơn.

Tp. HCM, ngày 19 tháng 02 năm 2016

Lê Quang Hóa


TÓM TẮT

Trong các tòa nhà cao tầng tiết kiệm chi phí đáng kể có thể đạt được với việc sử dụng bê tông
cường độ cao ửong cột và sàn có bê tông cường độ thấp. Khi tải họng cột phải chuyển qua một
lớp yếu của bê tông sàn, cường độ chịu nén của bê tông được sử dụng trong thiết kế của cột là
một vấn đề quan trọng. Nó được gọi là "cột hiệu quả sức mạnh ", Báo cáo công trình thực
nghiệm để ngày cho thấy sức mạnh hiệu quả của một cột trong lớn hơn sức mạnh của bê tông

do sự giam giữ được cung cấp bởi các tấm bê tông xung quanh, nó cũng được thành lập mà ở
tỷ lệ lớn hơn những điểm mạnh nén bê tông của cột và sàn, sức mạnh hiệu quả của cột nhỏ hơn
cường độ nén của cột. Các kết quả phân tích trong luận văn được so sánh với các báo cáo công
việc thử nghiệm có trước
Trong xây dựng ngày nay của nhiều tầng được tăng cường các tòa nhà bê tông, đáng kể nền
kinh tế có thể đạt được bằng cách thiết kế các cột với HSC và tấm sàn với NSC. Kỹ thuật xây
dựng ưa thích dành cho các tòa nhà như vậy là để đổ bê tông các cột trước và sau đó đổ sàn liên
tục. Các cột của tầng tiếp theo sau đó được đúc, kết quả là một lớp bê tông sàn giao nhau các
cột HSC ở mỗi cấp sàn. Trong một số trường hợp, điều này lớp có thể gây ra sự sụt giảm trong
khả năng mang tải của cột. Vì vậy rất là khó khăn để ước tính cường độ nén nên được sử dụng
trong thiết kế của cột. Và đây cũng là ý nghĩa, nội dung của tác giả trong luận vãn này


ABSTRACT

In high-rise buildings a significant cost saving can be achieved with the use of high strength
concrete in columns and normal strength concrete in slabs. Since the column load has to
transfer through a weaker layer of slab concrete, the compressive strength of concrete to be
used in design of the column is an important issue. It is termed as the "effective column
strength".
Reported experimental works to date indicate that the effective strength of an interior column
is greater than the strength of slab concrete due to the confinement provided by the
surrounding slab concrete. It is also established that at larger ratios of concrete compressive
strengths of column and slab, the effective strength of the column is less than the compressive
strength of the column. The analytical findings are compared with the reported experimental
work.
In present day construction of multi-storey reinforced concrete buildings, considerable
economy may be achieved by designing the columns with HSC and the floor slabs with NSC.
The preferred construction technique for such buildings is to cast the columns up to the soffit
of the slab they will support and then to cast a continuous slab. Therefore it is difficult to

estimate the compressive strength that should be used in the design of the column. And this
is the meaning and content of the author of this thesis.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Hồ Hữu
Chỉnh.
Các kết quả trong luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về công việc thực hiện của mình.

Tp. HCM, ngày 19 tháng 02 năm 2016

Lê Quang Hóa


CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN
KÝ HIỆU

ĐẠI LƯỢNG

ĐƠN VỊ

Po

Lực nén đủng tâm

KN

ptest

Lực nén đúng tâm tối đa của mẫu

KN

fc

Cường độ chịu nén tính toán bê tông

KN

Cưởng độ chảy dẻo của thép

KN

Ăg

Diện tích mặt cắt cột

mm2

■Á si

Diện tích thép chủ cột

mm2

ai

Hệ số tính toán

f'y

f’cc

Cường độ chịu nén bê tông của cột

KN

Cường độ chịu nén bê tồng của sàn

KN

fee

Cường độ chịu nén bê tồng cố hiệu của cột

KN

h

Chiều cao sàn

mm

e

Chiều rộng cột

mm

e

Chiều cao cột

mm

a

Chiều dài sàn

mm

b

Chiều rộng sàn

f«


<*ce

HộsốtilộA,^,

Hệsốtìiệ/’M
m


DANH MỤC HÌNH VẼ

SỐ HỈNH

NỘI DUNG HÌNH VẼ

Trang

Hình 2.1

Sơ đồ thí nghiệm

Hình 2.2

Sàn không có lực tác dụng

13

Hình 2.3

Sàn cố lực tác dụng

13

Hình 2.4

Hình thái vết nứt khi không có lực tác dụng lên sàn

14

Hình 2.5

Hình thái vết nứt khi có lực tác dụng lên sàn

15

Hình 2.6

Trạng thái ứng suất

16

Hình 2.7

Ảnh hưởng của lực sàn [3]

17

Hình 2.8

Ảnh hưởng của lực sàn

17

Hình 2.9

Ảnh hưởng của kích thước sàn - cột

19

9

Hình 2.10 Đường cong ứng suất

20

Hình 2.11 Kết quả kiểm tra mẫu thử với sàn không chịu lực

21

Hình 2.12 Kết quả kiểm tra mẫu thử với sàn chịu lực

22

Hình 2.13 Ảnh hưởng tỉ lệ h/c và cột hình chữ nhật của mối nối trong

23

Hình 2.14 Mối quan hệ giữa cường độ ảnh hưởng bê tông mếi nối

25

Hình 4.1

Thỉ nghiệm nén mẫu bê tông

29


Hình 4.2

Thí nghiệm kéo thép

30

Hình 4.3

Mầu thí nghiệm

32

Hình 4.4

Bố trí strain gages bê tông cho cột, sàn mặt trên

32

Hình 4.5

Bố trí strain gages thép cho cột và sàn lớp trên

33

Hình 4.6

Các mẫu thí nghiệm đúc sẵn tại hiện trường

34

Hình 4.7

Sơ đồ thí nghiệm và thiết bị

35

Hình 4.8

đồng hồ đo lực sàn

36

Hình 4.9

Sơ đồ thí nghiệm tìm lực sàn Qo

37

Hình 4.10 Gia cường cột trên và cột dưới

37

Hình 4.11 vết nứt hông sàn - cột

38

Hình 4.12 vết nứt sàn xuất hiện từ nút đi ra

38

Hình 4.13 Phá hoại cột trên

39

Hình 4.14 Phá hoại cột dưới

40

Hình 5.1

Quan hệ ảnh hưởng cường độ bê tông

46

Hình 5.2

Quan hệ ảnh hưởng lực sàn

48

Hình 5.3

Quan hệ ảnh hưởng tỉ lệ h/c

49

Hình 5.4

Biến dạng bê tông của MI9-19-50%

50

Biến dạng bê tông của M 19-23-50%

51

So sánh biến dạng bê tông M19-19-50% và M19-23-50%

52

Hình 5.7

Biến dạng bê tông MI 9-35-30%

53

Hình 5.8

Biến dạng bê tông MI 9-35-70%

54

Hình 5.9

So sánh biến dạng bê tông M19-35-30% và M19-35-70%

55

Hình 5.5
Hình 5.6

Hình 5.10 Biến dạng cốt thép MI9-19-50%

56

Hình 5.11 Biến dạng cốt thép M 19-23-50%

57

Hình 5.12 So sánh biến dạng cốt thép M19-19-50% và M19-23-50%

58

Hình 5.13 Biến dạng cốt thép M 19-35-30%

59

Hình 5.14 Biến dạng cốt thép M 19-35-70%

60

Hình 5.15 So sánh biến dạng cốt thép MI9-35-30% và MI9-35-70%

61


DANH MỤC CÁC BẢNG TÍNH
SỔ BẢNG

NỘI DUNG BẢNG TÍNH

Trang

Bảng 2.1

Chỉ tiết mẫu liên kết nút sàn - cột trong

8

Bảng 2.2

Chỉ tiết mẫu

8

Bảng 2.3

Kết quả test mẫu

8

Bảng 3.1

Các công thức tính toán

28

Bảng 4.1

Bảng cấp phổi

29

Bảng 4.2

Mẩu thỉ nghiệm

31

Bảng 4.3

Bảng tải trọng dự kiến

31

Bảng 5.1

Kết quả thí nghiệm của tác giả

41

Bảng 5.2

Bảng so sánh C.O.V các tác giả

43

Đảng 5.3

Đảng so sánh c.o.v khi cố tải trọng sàn

44

Đảng 5.4

Đảng so sánh c.o.v khi không cố tải trọng sàn

45

Bảng 5.5

Bảng so sánh c.o.v vótì 1.4 <

45

< 2.0


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ............... ... ........................................................................ 3
1.

MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 3

2.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................... 5

3.

ĐÔI TUỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................ 5
3.1

Đối tượng nghiên cứu............................................................................................ 5

3.2

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................... 5
MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................... 6

4.
4.1

Mục đích ............................................................................................................... 6

4.2

Ý nghĩa .................................................................................................................. 6

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ................................. 7
1.

Trạng thái của các mẫu thí nghiệm ......................................................................... 13

2.

Trạng thái ứng suất của mối nối .............................................................................. 15

3.

Ảnh hưởng của lực sàn ............................................................................................ 16

4.

Ảnh hường của kích thước sàn và cột (h/c) ............................................................. 18

5.

Ảnh hưởng của lõi HSC trong vùng mối nối........................................................... 19

6.

Ảnh hưởng của cường độ mối nối cột bê tông ........................................................ 20

7.

Ảnh hưởng của việc gia cường................................................................................ 23

8.

Những thiết kế đề nghị cho cột phía trong .............................................................. 24

9.

Tóm tắt và kết luận của các tác giả ......................................................................... 25

CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN .................................................................... 27
CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM ................................................................ 29

1.

Vật liệu ................................................................................................................... 29

1.1.

Bê tông .................................................................................................................... 29

1.2.

Thép......................................................................................................................... 30

2.

Phương pháp thí nghiệm ...................................................................................... 31

2.1 Mô tả mẫu thí nghiệm ............................................................................................... 31
2.2 Quá trình đúc mẫu thí nghiệm .................................................................................. 34
2.3 Bố trí thiết bị đo đạc ................................................................................................. 35
2.4 Thiết bị thí nghiệm ................................................................................................... 35

LÊ QUANG HÓA

1


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

2.5 Quá trình gia tải ........................................................................................................ 36
2.6 Một số hình ảnh thí nghiệm : .................................................................................... 36
CHƯƠNG 5. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ................................................ 41
1.

Hình thái vết nứt và phá hoại .............................................................................. 42

2.

Bảng so sánh kết quả tính toán so với các lý thuyết tính toán .......................... 42

3.

Mối quan hệ ảnh hưởng đến cường độ của các mẫu thí nghiệm ...................... 46

4.

Biểu đồ quan hệ biến dạng; .................................................................................. 49

4.1 Biến dạng bề tông .................................................................................................... 49
4.2 Biến dạng cốt thép................................................................................................... 55
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN ............................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 62

LÊ QUANG HÓA

2


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.

MỞ ĐẦU

Trong thực tế đối với các công trình nhà cao tầng để tiết kiệm về mặt kinh tế, cột thường
làm bởi bê tông có cường độ cao hơn sàn. Với một vài phương pháp thi công thì sàn bê
tông được đổ chung với cột. Nhưng cũng có công trình thi công cột rồi sao đó thi công
sàn, tùy theo tính chất mỗi công trình. Do đó một phần bê tông của cột tại mối nối giữa
sàn và cột được làm bởi một loại bê tông cường độ thấp hơn so với cột bê tông ban đầu.
Sàn thường được làm là sàn liên tục chạy qua cột.
Mối quan tâm đến trạng thái ứng xử của cột liên tục thông qua sàn có cường độ bê tông
thấp. Thí nghiệm thử 54 mẫu cột, bao gồm cột bê tông có cường độ cao, sàn bê tông có
cường độ thấp hơn, chiều cao thay đổi.
Sự kiềm chế từ phần trên và phần dưới của cột cường độ cao đã tăng khả năng của phần
giữa của cột có cường độ thấp hơn. Độ lớn đó ảnh hưởng đến sự khác nhau như là tỉ lệ
chiều cao của mặt cắt giữa với kích thước của cột và tỉ lệ cường độ bê tông của phần trên
và phần giữa của cột.
Dựa trên những kết quả của sự khát sát này, một phương pháp đã đưa ra cho sự ảnh hưởng
của cường độ bê tông cột (kẹp sàn). Sự quan tọng của công thức đơn giản đó đã được
phát triển một cách thích hợp để đưa vào code ACI 318. Công thức đó nói rằng sự liên
kết đến cường độ bê tông có hiệu cho cột biên và cột ở góc khi sàn có cường độ bê tông
thấp hoặc dầm liên tục thông qua cột có cường độ cao hơn.
Sự truyền lực của cột qua sàn được ghi trong phần 10.13 của ACI 318-83. Với cột bê
tông cường độ cao, cường độ chịu nén phải được giới hạn cường độ sàn với cột ở ( góc,
biên). Tuy nhiên, khi 4 mặt cột bị giữ lại bởi 4 dầm có chiều cao xấp xỉ chiều cao sàn,
cường độ hữu hiệu trong mối nối bằng 75% của cường độ bê tông cột + 35% cường dộ

bê tông sàn.
Sự yêu cầu trong phần 10.13 của ACI 318-83 dựa vào dữ liệu báo cáo, kết quả đã được
cho trong thí nghiệm sự liên kết của cột ( góc, biên, trong) giống nhau. Với tất cả các mẫu

LÊ QUANG HÓA

3


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

thì cột là 11 in2 và sàn là dày 7 in hay là hệ thống dầm cao 20 in. Do đó, tỉ lệ tương tác
của chiều cao sàn h với bê rộng của cột c lần lượt là h/c=7/l 1 và h/c =20/11. Tỉ lệ của
fcc/fcf hong vùng (1.5 - 3). Ảnh hưởng của moment kết hợp với lực dọc đã không được
xem xét thí nghiệm hoăc những khảo sát này.
Trong các tòa nhà cao tầng tiết kiệm chi phí đáng kể có thể đạt được với việc sử dụng bê
tông trong cột có cường độ lớn hơn bê tông trong sàn. Kể từ khi tải cột phải chuyển qua
một lớp yếu của bê tông sàn, cường độ chịu nén của bê tông được sử dụng trong thiết kế
của cột là một vấn đề quan trọng. Nó được gọi là "cột hiệu quả sức mạnh ". Báo cáo công
trình thực nghiệm cho thấy sức mạnh hiệu quả của cột lớn hơn sức mạnh của bê tông do
sự liên kết được cung cấp bởi các tấm sàn bê tông xung quanh.

LÊ QUANG HÓA

4


LUẬN VĂN THẠC sĩ

2.

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

MỤC TIÊU NGHIÊN cúu

Trong nội dung đề tài nghiên cứu về “Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với
ứng xử nén liên kết sàn - cột bê tông cốt thép”, các nghiên cứu trước của một số tác giả
đã cho thấy ứng xử nén của nút do nhiều yếu tố quy định như: cường độ bê tông cột và
sàn, tiết diện cột, sàn, thép, số lượng thép hay tải trọng trên sàn...Đề tài này tác giả tập
trung “Khảo sát ảnh hưởng cường độ bê tông đối với ứng xử nén của liên kết sàn - cột
bê tông cốt thép, với ứ lệ cường độ của cột và sàn theo các ứ lệ khác nhau. ”
3.
3.1

ĐỚI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN cứu
Đối tượng nghiền cứu

Đối tượng của nghiên cứu này là xác định cường độ bê tông trong vùng mối nối sàn - cột.
(cột trong)

3.2

Phạm vi nghiên cứu

Trong ba loại cột trên thì cột trong chịu ảnh hưởng về cường độ lớn nhất, còn cột biên và
cột góc chịu ảnh hưởng ít hon phù họp với kiểu loại sandwich. Ngoài ra ảnh hưởng của
lực sàn thì cột trong cũng chịu ảnh hưởng nhiều hon.
Phạm vi nghiên cứu đề tài này tác giả kiểm tra thực nghiệm sáu mẫu cột trong chịu tác

dụng của lực dọc như được thể hiện ở chương 4. Phần cột trên và cột dưới của sàn được

LÊ QUANG HÓA

5


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

làm bằng bê tông cùng cường độ. Phần giữa sàn được làm bởi bê tông có cường độ nhỏ
hơn cột.
4.
4.1

MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích

So sánh, đối chứng kết quả thực nghiệm của tác giả với các nghiên cứu trước.
4.2

Ý nghĩa

Khảo sát ứng xử của liên kết sàn - cột có tỉ lệ cường độ bê tông 1 < fcc/fcs < 2 mà chưa
có tác giả nào thực hiện nhằm bổ sung và đưa ra nhận xét, kết luận.

LÊ QUANG HÓA

6

LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN cứu LIÊN QUAN
Năm 1998, Ospina và Alexander đã tiến hành thí nghiệm khảo sát nút sàn - cột, cho thấy
tỉ lệ cường độ bê tông cột - sàn, tải sàn, tỷ lệ h/c ảnh hưởng đến cường độ của nút liên
kết bên trong cột - sàn. Một phương trình thiết kế mới thay thế các quy định tại khoản
10.15.3 của ACI 318-95 được đề xuất.
Đối tượng của nghiên cứu này là xác định cường độ có hiệu của sàn bê tông trong vùng
mối nối cột đã không được giữ lại bởi những vùng bê tông xung quanh. Do đó, khảo sát
này chỉ kiểm ha sự ảnh hưởng của sự giữ lại được cung cấp bê tông cường độ cao ở hên
là bê tông cường độ thấp ở dưới mối nối.
Sự khảo sát này, test làm 54 mẫu cột chịu tác dụng của lực dọc được chỉ ra trong hình 1.
Phần trên và dưới của mỗi mẫu được làm bằng bê tông điển hình trong vùng bê tông của
cột. Phần giữa được làm bởi bê tông yếu hơn giống như bê tông sàn. Sự biến đổi là tỉ lệ
của h/c trong khoảng 0.17-3, và tỉ lệ của fcc/fcf hong khoảng 1-5.6. Kích thước mặt cắt
cột là 6x6 in với tất cả các mẫu. 2 nhóm mẫu được test, Nhóm 1: 12 cặp mẫu được test
để xác định nếu số lượng thép trong cột ảnh hưởng sự tương tác giữa cột và sàn. Trong
mỗi cặp, 1 mẫu không chứa thép và mẫu còn lại chứa thép được biểu đạt trong hình 1.
Như đã được thảo luận sau đó, những mẫu đó đã minh họa số lượng số lượng cốt thép
đã không thay đổi tương tác ảnh hưởng. Do đó, 30 mẫu trong nhóm 2 được gia cường
thép như trong hình 1
Ở thí nghiệm này, chỉ xét tải đối xứng trên sàn và cột, chưa khảo sát sự thay đổi tải trọng
trên sàn và gây ra momen cho cột.
Và sau đây là một số nhận xét và kết luận cần chú ý cho liên kết cột sàn bêtông cốt thép,
tỉ lệ cường độ bê tông, có ảnh hưởng xét tỉ lệ chiều dày sàn và bề rộng cột, có tải trọng
đối xứng trên sàn.

Theo Bianchinicial 1960[4] đã kiểm tra 11 mẫu mối nối giữa sàn và cột (trong), và Gable
and Klinar 1991 [5] đã kiểm ưa 6 cột với cường độ bê tông cao. Chi tiết của những mẫu
này được tóm tắt ưong bảng 1.

LÊ QUANG HÓA

7


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

w^n

Apprc«J*~+lB RftWt>wr»ni
ã-h conode

<-^1

f
IliiEctarn ci tl. (I9K1
GtnWt Ml Kina 1 l»l 1* I.MT

R

2?
130

’IB

na
|.«7

if
Ml
3»
13*

R
SH
«1»

h
1Ễ&

m

Ikri;
w

1»
IJ7. IM

223 - 5? 4
7J.4 - «4 A

13 4 - M> ft
17 2 -- 42 T

Fw
1’OJ ___

IF!
1.4«

1.7»

MJ-Q54
0.71 -dirt

Bảng 2.1. Chỉ tiết mẫu liên kết nút sàn - cột trong [1,4,5]
tXnwiMni
Sp«.
iMPBf
ft
G
IW


pw

ft m

fL ffl

Utt
Utt

2«
MO
150
3W
IK
15*
Mt
Mt
1 ?5 X MO
173 X ISO

7S
IS
115
IIS
215I3J
215
115
BS
IM
Bi
115

5M
SM
5M
3W
625
ar?
£25

£75
ftts
ÕH
fits
6T5

:rc>
14»
LW
LB
250
1»
150
155
3W
IM’
iii
1»

1ÍK i*T>
1l»w G? 1
11» Oil
10* liii

4N illli

10* iMl

41 1^1

44 «2.1

■m

111AlrA.A c

11*1
IJ«
13«
1 JIM
ijsi
1 JXJ
1 J SI
Ijsa
IJW
IJM
IJM
USD

41-A.*. c
*J-A. s. c
A4-A. B. c
B-L
■ -Z
6 1'
B-4
B3
BP
Bl’

1.2C£>
I.UB
l.lOft
I.KC
1.1M'
1.1»
1,1»
l,IM
1.1»
1.1»
1.1»
1.1»

111 (441
in (451
M (IT)

r.
IẼÕ
4 + I.« j
1J (Ml
15 IZSI

411+71

44 I4J.I
ÌÍ Ilin

M UẠ .I

11 lilJ

1JUIJII
IM’11=5

rt III.
» I24Ì

Bảng 2.2. Chi tiết mẫu [1,4,5]

fl)

Sjwci-W’
H

Jfti

r_
w

A
A

Al-A

Li 5

1JI4

Al'H

ft

M<
AĨ-A
A? R

A

Ai-i

A

flj-ft

A
A
A

AJB

05
0.1
OJ
11
03
oil
UM
OM
0.1$

4’1
03S
10
Oft

33TỆ

ft
A

ft
A
R

M-C*
MA
MO
MÃ?
H-l

B
B
□
B
n
B

8-1
B-3
H-+

9-5

D

art-

1.0
CL*
1.4

144*
3J±Ù

í JO?
3»l
1.417

uu
2JTJ
3J71
2 717

2J1B
4 cm
53»
5.01ft
6JM

iF»

n-A

E!

5T1D

B->

01
I.IT

2.1»
4.D32

■ỊCÍMI*

OiJ
0
■»8
ij
Jift]
w
ủ
I'M

1ST 1
0
M.Ĩ
1Ĩ-Ỉ.1
1711

IM
IFI
ft
ITỊ.1
I2D
IHJ
IM

G.
ỢMF«r w
100.31
o
»?.»
BT.43
07 01
MUI
*:■«
Tt.bS
MN
«.M
TỮ.C7
31T#
TI M
w.«
Wil]

■r-l
I^r
Fl
Ô

|JM»

41.45
TL23

iw
ae

4,M»
a

I.om
IMO
□
I.Mu
I,xca

131.

IB
2.17

1+3
lw
3 56
3 56
*«i
-4 Al

1.12
111
1.9?
1.45

111.
inn
531
3dS

l,M» l.xo
Ị50
l.«0
MD

Atl
24ft

131

21*
2JT

23?

1)

1JT

2»

ira

ui.w
4&M
A4.I1

Mt

l.w>
:.>:■:
I.xo
1,H»

fll*
ft.33
«32
6.12

L7B
IDA

4«

2»
un

Bảng 2.3. Két quả test mẫu [1,4,5]

LẼ QUANG HỎA

8


LUẬN VĂN THẠC sĩ

1- >Ui A-ỉ|
* aw
A1. A 14 *i-bft 10 Mills** ffi*»
4 M ID M IU bcr* Xirrn Itan Uata.,1

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

IM m 'Swift A
irt»OTn I**3f ac. A

Hình 2.1: Sơ đồ thỉ nghiệm
Theo tiêu chuẩn ACI 318-2008 [2] và CSA A23.3-2004:
Lực nén đúng tâm : Po = aj'c(Ắg -Asl) + fyAst
Trong đó, Ag: diện tích mặt cắt cột
Ast: diện tích thép chủ
f c: cường độ chịu nén tính toán bê tông tính theo mẫu trụ tròn
fy: cường độ chảy dẻo của thép
ai = 0.85.
Đối với những cột bên trong thì cường độ bê tông được cho bởi công thức

LÊ QUANG HÓA

9

LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

f' ........................

2-^ <1,4

J ce J cc

(1.2)

/’« = 0.75/’
(1.3)

J cs

2-^ >1,4
/'J cs
Theo Bianchini 1960 [4]
Lực nén đúng tâm:

Po=Q.S5f'c(Ag-Ast) + fyAst

(1.4)

Cường độ cột bê tông có hiệu: fee
(1.5)

Với Ptest: lực tối đa của thí nghiệm mẫu
Đối với những cột bên trong thì cường độ bê tông được cho bởi công thức
....................

2-^ <1,4

f'=f'

(1.6)

/'« = 0.75/'«.+0.35/'ra

(1.7)

J ce J cc

J cs

ỊJ Ìcs>1,4 /'

Theo Gamble và Klinar (1991)[5J, thiết kế này vượt quá ước tính cường độ mối nối và
có tỉ lệ giữa cường độ cột và cường độ sàn quá lớn, nên đã giảm sự liên kết này bằng
các công thức:
• Đối với cột trong:
2-^ <1,4

(1.8)

■J cs

f'

2-^ >1,4

(1.9)

■J cs

LÊ QUANG HÓA

10


LUẬN VĂN THẠC sĩ

•

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Đối với cột góc:
< = 0.32< + 0.85<

(1.10)

Theo Shu and Hawkins (1992)
(1-11)
Ở đây: A

=

—
■
(0.4 + 2,66.A/c)

Theo Kayani(1992)[l]
Đối với những cột bên trong thì cường độ bê tông được cho bởi công thức
/^ = 2.0AG

(1.12)
J CC + J cs

Ở đây ẢG là hằng số tương ứng với:
•

Cột giữa ẢG =1.25

•

Cột biên ẢG =1.00

•

Cột góc À.G = 0.9

Theo tiêu chuẩn CSA 23.3 (2004) [1,4]
Đối với cột trong

(1.13)
■J cs
f'

>1,4

/'« = 0-25/'«.+ !.05/'ra

(1.14)

J cs

Đối với cột biên
<=l-4y^Ẩ

(1-15)

• Đối với cột góc:
<=Ấ

LÊ QUANG HÓA

(1.16)

11


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Các thí nghiệm của Bianchini và Gamble and Klinar (1991) không có lực sàn tác dụng.
Trong 1 cấu trúc nguyên mẫu, lực trên sàn sẽ làm giảm biến dạng kéo của khối thép trong

vùng ảnh hưởng của cột. Nó được xem là nguyên nhân gây ra những ảnh hưởng xấu tới
khả năng chịu lực của sàn xung quanh cột.
Xem xét mối nối sàn- cột cứng có cường độ bê tông cao hơn sàn. Dưới tác dụng lực, mối
nối tại vị trí này có thể biến dạng nhiều hơn cột. Sự giãn nở của mối nối, tuy nhiên, nó
được hạn chế bởi vùng xung quanh sàn.
Nếu sàn không có lực tác dụng nhưng hình 1, nó sẽ tác động giống như lực kéo, mối nối
sẽ bị kéo giãn ra và gây ra 1 áp lực tại mối nối bê tông sàn - cột này. Áp lực nãy sẽ phân
bố đều vượt quá chiều cao của mối nối và ứng suất kéo được tạo ra ở cả lớp thép trên và
lớp thép dưới của sàn.
Nếu sàn có lực tác dụng được minh họa ở hình 2, sẽ có hiện tượng vông xảy ra ở phần
trên mối nối của sàn là chịu kéo và phần dưới là chịu nén.
Thêm vào đó, sự kiềm hãm bởi sàn, mối nối được giữ lại bởi ứng suất cắt tại bề mặt giữa
cột có cường độ bê tông cao và mối nối có cường độ bê tông thấp. Cái này tương tự với
sự kiềm hãm bởi tấm dằn khi test bê tông khối trụ và lôi. Ý nghĩa của bề mặt được kiềm
hãm bởi ứng suất cắt này sẽ tốt hơn cho mối nối, với sàn mỏng có mối liên hệ cới cột.
Gamble and Klinar (1991) cho rằng cường độ của mối nối sàn cột sẽ bị ảnh hưởng bởi tr
lệ bề dày của sàn và kích thước của cột. Tuy nhiên, đó là một số ít biến thể hình học
được tồn tại trong kết quả test. Tất cả đặc điểm của mẫu cột hình vuông với mối nối có
tỉ lệ 0.5 to 0.7 sẽ không có thí nghiệm mối nối với cột hình chữ nhật.
Giả sử 1 sàn điển hình có bề dày 150mm và 1 cột có kích thước tối thiểu 300mm thì tỉ lệ
mối nối mong đợi sẽ ít hơn 0.5. Tuy nhiên, những ván sàn và cột hình chữ

LÊ QUANG HÓA

12


LUẬN VĂN THẠC sĩ

GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

nhật có thể làm giảm tỉ lệ lớn hơn đến 1. Tỉ lệ sàn với dầm có thể lớn hơn, nhưng sự
khác nhau giữa trạng thái uốn của tấm sàn và sàn-dầm nên giảm hệ số xung kích của
mối nối.

COUTO Lr«c 1
Teauíi r 9a> ìapaMBcnvn

HSC GJITII —.

>1 SIS

1-

1

Sab Tcp
iwkxarwrt to
tab Br4nf

'HrtoTOn-or JiMW; o* Jar!

J.I

I "op Rw/ea*n*iM
Ari 1 wtn CC*4Cr

Sjt'.OK

L

— >HtammRartownfat
í

Yr«M CarAVTOT ừ«

d
Hình 2.2. Sàn không có lực tác dụng [3]

Hình 2.3. Sàn có lực tác dụng[3]

Thêm vào đó, sự kiềm hãm bởi sàn, mối nối được giữ lại bởi ứng suất cắt tại bề mặt giữa
cột có cường độ bê tông cao và mối nối có cường độ bê tông thấp. Ý nghĩa của bề mặt
được kiềm hãm bởi ứng suất cắt này sẽ tốt hơn cho mối nối, với sàn mỏng có mối liên hệ
với cột. Theo Gamble and Klinar (1991) cho rằng cường độ của mối nối cột - sàn sẽ bị ảnh
hưởng bởi tỷ lệ kích thước của cột và chiều dày của sàn.
1. Trạng thái của các mẫu thí nghiệm
Tại mối nối cột - sàn với sàn không chịu tác dụng lực, giống như các mẫu thí nghiệm của
Bianchini và Gamble and Klinar (1991). Minh họa vết nứt của mẫu tại mối nối khi không
có lực sàn, vết nứt của sàn được quan sát khi ứng suất của cột vượt quá cường độ bê tông
của mối nối. Tại vị trí này, những thanh thép dọc của cột chảy dẻo trong vùng mối nối. Và
vết nứt bắt đầu hình thành

LÊ QUANG HÓA

13