Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc chịu uốn của sàn liên hợp thép – bê tông nhịp đơn theo tiêu chuẩn EN 1994-1-1:2004

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021. 15 (2V): 22–33

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CHỊU UỐN CỦA
SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG NHỊP ĐƠN THEO
TIÊU CHUẨN EN 1994-1-1:2004
Nguyễn Văn Cườnga , Nguyễn Trung Kiênb,∗, Vũ Anh Tuấnb ,
Nguyễn Quốc Cườngb , Nguyễn Thanh Hàb
a

Công ty TNHH tư vấn Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
b
Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 23/04/2021, Sửa xong 24/05/2021, Chấp nhận đăng 25/05/2021

Tóm tắt
Trong bài báo này, hai mẫu kết cấu sàn liên hợp thép-bê tông sơ đồ dầm đơn giản với tỷ lệ 1:1 có các kích thước
thực tế 2800 × 615 × 145 mm được chế tạo trong phòng thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm uốn bốn điểm để
đánh giá sự làm việc theo trạng thái giới hạn cực hạn và trạng thái giới hạn sử dụng. Thí nghiệm được thực hiện
theo tiêu chuẩn EN 1994-1-1:2004. Kết quả thí nghiệm cho thấy giá trị tải trọng thí nghiệm trung bình tương
ứng với độ võng cho phép 13,5 mm là 28,74 kN. Giá trị này bằng 85,2% so với kết quả xác định theo lý thuyết
(33,73 kN) và bằng 63,0% so với tải trọng thí nghiệm trung bình cực hạn gây phá hoại mẫu (45,59 kN). Khi tải
trọng thí nghiệm đạt đến 25 kN, sự trượt dọc giữa bê tơng với tơn sóng được ghi nhận và tăng nhanh đến 3 mm.
Sau khi xảy ra hiện tượng trượt dọc giữa bê tơng với tơn sóng, tải trọng và độ võng cũng đồng thời tăng cho đến
khi sàn bị phá hoại. Điều này đồng nghĩa với việc ứng xử của sàn là phá hoại dẻo
Từ khoá: sàn liên hợp thép - bê tơng; thí nghiệm sàn liên hợp; khả năng chịu lực giới hạn; sự làm việc chịu uốn;
uốn 4 điểm; trượt dọc.
EXPERIMENTAL RESEARCH ON BENDING BEHAVIOR EVALUATION OF SIMPLE SPAN COMPOSITE STEEL DECK-SLABS ACCORDING TO EN 1994-1-1:2004
Abstract
In this paper, two real scale (1:1) single span composite slab specimens with dimensions 2800 × 615 × 145 mm
were fabricated in the laboratory and subjected to four-point bending test to verify its strength capacity under

ultimate and serviceability limit states. Four-point bending tests were performed in accordance with European
standard EN 1994-1-1:2004. Thanks to the experimental and theoretical analyses, the average loading value
corresponding to the allowable deflection of 13,5 mm is 28,74 kN. This loading value is approximately 85,2
percent of predicted loading by theoretical calculation (33,73 kN) and reached 63,0 percent of ultimate loading
(45,59 kN). The longitudinal slip between the concrete part and the decking was detected when the loading
value reached 25 kN, and then rapidly increased to 3 mm. Together with the increasing of longitudinal slip,
the loading and deflection increased consistently until the failure of the specimen. This latter implies that the
steel-concrete composite slab is characterized by plastic behavior.
Keywords: composite steel deck-slabs; composite slab test; ultimate load-carrying capacity; bending behaviour;
four-point bending test; slip behaviour.
© 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)

∗

Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: (Kiên, N. T.)

22


Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

1. Giới thiệu
Hệ sàn liên hợp thép-bê tơng là sự kết hợp giữa tơn sóng định hình và bê tơng được đổ tại hiện
trường. Tơn sóng định hình khơng những đóng vai trị là cốt thép chịu lực của sàn mà cịn có vai trị
thay thế cốp pha, sàn thao tác tạm trong q trình thi cơng [1, 2]. Bề mặt của tơn được bố trí các gờ,
gân nổi hoặc chìm nhằm tăng khả năng chịu lực trượt dọc tại bề mặt tiếp xúc giữa tôn với bản sàn bê
tông trong giai đoạn làm việc liên hợp. Chiều dày của tơn sóng định hình từ 0,75 mm đến 1,50 mm,
chiều cao phổ thơng của sóng từ 40 mm đến 100 mm [2]. Để chống ăn mòn, hai mặt của tơn sóng
được mạ kẽm. Giới hạn chảy dẻo của thép có thể đạt tới 460 N/mm2 . Theo yêu cầu cấu tạo, chiều dày
của toàn bộ sàn liên hợp không được nhỏ hơn 80 mm, chiều dày của phần bê tơng trên sóng tơn khơng

được nhỏ hơn 40 mm để tránh phá hoại giòn và đảm bảo lớp bảo vệ cho cốt thép [1].
Sàn liên hợp thép-bê tông đã được sử dụng khá phổ biến ở nhiều nước phát triển như Mỹ, Anh,
Pháp, Nhật Bản, Úc... Ở Việt Nam, sàn liên hợp là loại kết cấu bắt đầu được áp dụng khá phổ biến
trong các cơng trình cơng nghiệp, các cơng trình nhà cao tầng... Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam vẫn
chưa có tiêu chuẩn thiết kế cho dạng kết cấu này, việc thiết kế chủ yếu dựa trên một số tiêu chuẩn của
nước ngoài như EN 1994-1-1:2004 [1], ANSI/SDI C-2017 [3]. Bên cạnh việc áp dụng thực tế, nghiên
cứu lý thuyết, thực nghiệm sự làm việc, tính toán kết cấu liên hợp vẫn tiếp tục nhận được nhiều sự
quan tâm. Có thể kể đến các nghiên cứu mang tính kiểm chứng lý thuyết như nghiên cứu thực nghiệm
về khả năng chịu uốn của sàn liên hợp sử dụng tấm tơn có gân nổi [4]; nghiên cứu thực nghiệm đối
với sàn liên hợp để xác định hệ số m − k [5]; đề xuất sử dụng phương pháp cân bằng lực để đánh giá
sự trượt dọc của sàn liên hợp [6]; nghiên cứu thực nghiệm và phân tích số sự làm việc chịu uốn của
sàn liên hợp nhịp liên tục [7]; nghiên cứu thực nghiệm ứng xử của sàn liên hợp trong trường hợp có
hoặc khơng sử dụng chốt neo đầu sàn [8]; nghiên cứu thực nghiệm về sàn liên hợp như đánh giá ứng
xử chịu uốn của kết cấu sàn nhịp đơn liên hợp thép-bê tông theo tiêu chuẩn ANSI/SDI C-2017 [9];
so sánh sự làm việc của sàn liên hợp nhịp đơn và nhiều nhịp [10]; đánh giá ảnh hưởng của mức độ
liên kết kháng cắt đến ứng xử uốn của dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng
Perfobond bằng thực nghiệm [11]; tối ưu trọng lượng dầm liên hợp thép-bê tông sử dụng dầm thép I
không đối xứng [12]; mô phỏng sự làm việc của dầm liên hợp thép-bê tông có bản bụng khoét lỗ [13].
Trong bài báo này, hai mẫu sàn liên hợp thép-bê tông (SP2-1 và SP2-2) được thiết kế và chế tạo
tại phịng thí nghiệm LAS 125-XD, Đại học Xây dựng. Các mẫu sàn liên hợp sử dụng tơn sóng định
hình loại QL99-50-08 dày 0,8 mm, bê tông cấp bền C25/30 và cốt thép cấu tạo đường kính 6 mm.
Mẫu sàn có các kích thước hình học 2800 × 615 × 145 mm. Các mẫu sàn sau đó được tiến hành thí
nghiệm uốn bốn điểm nhằm đánh giá sự làm việc của sàn liên hợp qua sơ đồ dầm đơn giản. Kết quả
thí nghiệm cho phép phân tích các thơng số bao gồm sự chảy dẻo của tấm tôn, khả năng chịu tải của
sàn, sự trượt dọc giữa tấm tôn và bản sàn bê tông và độ võng của sàn.
2. Vật liệu, chế tạo mẫu và phương pháp thí nghiệm
2.1. Mẫu thí nghiệm và vật liệu

a. Mẫu thí nghiệm
Trong nghiên cứu này, hai mẫu sàn tương tự nhau về các đặc trưng hình học, tính chất cơ học được

chế tạo và ký hiệu là SP2-1 và SP2-2. Việc sử dụng hai mẫu nhằm có sự so sánh, đánh giá và hạn chế
sai sót trong q trình chế tạo mẫu. Chi tiết kích thước hình học và cấu tạo của hai mẫu sàn thí nghiệm
được trình bày trên Hình 1. Mẫu sàn có cùng kích thước hình học, trong đó chiều dài, L là 2800 mm,
bề rộng của sàn tương đương với bề rộng của một tơn sóng định hình, B là 615 mm, chiều cao tổng
23


đánh giá và hạn chế sai sót trong q trình chế tạo mẫu. Chi tiết kích thước hình học và cấu
tạo của hai mẫu sàn thí nghiệm được trình bày trên Hình 1. Mẫu sàn có cùng kích thước hình
học, trong đó chiều dài, L là 2800 mm, bề rộng của sàn tương đương với bề rộng của một tôn
V., vàcao
cs. / Tạp
chíthể
Khoacủa
học sàn
Cơngđược
nghệ Xây
sóng định hình, B là 615Cường,
mm, N.
chiều
tổng
tínhdựng
từ bề mặt đáy của tấm tơn
đến
tơng,
là của
145tấm
mm.
hợp
bốtơng,

trí cốt
thép
thểbề
củamặt
sàntrên
đượccủa
tínhbê
từ bề
mặtHđáy
tơnSàn
đến liên
bề mặt
trênđược
của bê
H là
145cấu
mm.tạo
Sànđường
liên
hợp6được
trí cốt thép
tạo100
đường100
kínhmm
6 mm,
khoảng
kính
mm,bốkhoảng
cáchcấu
đều

(Hình
1). cách đều 100 × 100 mm (Hình 1).
C t thép
Ø6@100

25

95
50

145

25

25

QL99-50-08
615

Hình
Mặt
ngang
thí nghiệm
Hình 1.1.Mặt
cắtcắt
ngang
mẫu mẫu
sàn thísàn
nghiệm
b. Vật liệu

b. Vật liệu

- Bê tơng
- Bê tơng: Các mẫu thí nghiệm sử dụng bê tơng có cấp bền C25/30 với cường độ chịu nén tiêu
2
2
chuẩn Các
ở 28 mẫu
ngày tuổi
đối với mẫu
trụ, fckbê
là tông
25 N/mm
và bền
mẫu C25/30
lập phương,
N/mm
cu là 30 độ
thí nghiệm
sử dụng
có cấp
với fcường
chịu, mơ
nénđun
tiêu
2
đàn hồi cát tuyến, Ecm là 31000 N/mm . Trong quá trình đổ bê tơng, các mẫu lập phương có kích
2
2
f cutếlàcủa

chuẩn
28 ×ngày
với
mẫu
25đểN/mm
mẫu
lậpchịu
phương,
30bêN/mm
thướcở150
150 tuổi
× 150đối
mm
cũng
đãtrụ,
đượcfchế
kiểm travàkhả
năng
nén thực
tông. ,
ck làtạo
nghiệm
đã được
hiện trên
3 mẫu,
2 tuân theo tiêu chuẩn TCVN 3118:1993 [14].
Ecm thực
mơThíđun
đàn nén
hồi bê

cáttơng
tuyến,
là 31000
N/mm
. Trong q trình đổ bê tơng, các mẫu lập
Cường độ chịu nén trung bình của mẫu ở 9 ngày tuổi là 32,9 N/mm2 , tương ứng với cường độ chịu
phương
kích
150 N/mm
1502 [15].
150 mm cũng đã được chế tạo để kiểm tra khả năng chịu
nén củacó
mẫu
trụ,thước
fck là 27,4
2
2
nghiệm
kéo
mẫu
lần
lượt
là
307
432
.QL99-50-08
Mơthực
đun đàn
của
sóngsóng

được theo
Tơn
sóng
định
hình
(decking):
Tơn
địnhN/mm
hình
loại
hai3tơn
sóng,
tơn cao
nén thực tế của bê tơng. Thí
nghiệmN/mm
nénsóng
bêvàtơng
đã
được
hiệnhồi
trên
mẫu,
tn
tiêu
2
lấy
là
205000
N/mm
.

Các
đặc
trưng
của
tiết
diện
ngun
và
tiết
diện
hiệu
quả
được
trình
bày
50 mm, chiều dày 0,8 mm, bề rộng của một tấm tơn là 615 × 5 mm, vị trí trục trung hịa đàn hồi

chuẩn TCVN 3118:1993 [14]. Cường độ chịu nén trung bình của mẫu ở 9 ngày tuổi là 32.9
trong Bảng 1.
N/mm2, tương ứng với cường độ chịu nén của mẫu trụ, fck là 27,4 N/mm2 [15].
180

50

ENA

120

25.72

120

- Tơn sóng định 15
hình (decking)

12.9

24.28

12.9

Tơn sóng định hình
0.8 QL99-50-08 loại hai sóng, sóng tơn cao 50 mm, chiều dày 0,8
mm, bề rộng của một
5 mm,120vị trí trục trung hịa đàn60hồi (ENA) tính từ mép
60 tấm tơn là 615
dưới là 24,28 mm [16]. Quy cách và các kích
600 thước chi tiết theo mặt cắt ngang của tấm tơn
sóng được minh họa trong Hình 2. Giới hạn chảy, fy và độ bền kéo đứt, fu của tấm tơn qua thí
Hình 2. Quy cách và các kích thước của tơn sóng định hình
Hình 2. Quy cách và các kích thước của tơn sóng định hình

Bảng 1. Đặc trưng hình học của tiết diện nguyên và hiệu quả của QL99-50-08

3
Tiết diện nguyên
2

Tiết diện hiệu quả

Căng thớ dưới
4

4

Căng thớ trên
3

A p (mm )

I p (mm )

Ie f f (mm )

We f f (mm )

Ie f f (mm4 )

We f f (mm3 )

618

272000

236578

8380

219079

7801

Trong đó A p , I p lần lượt là diện tích và mơ men qn tính của tồn bộ tiết diện; Ie f f , We f f là mô men qn tính
và mơ men kháng uốn của tiết diện hiệu quả.

24


2

4

4

272000

236578

3

4

) vàIpmơ
(mmmen
) kháng
Ieff (mm
(mm )
p (mmtính
eff (mm
mơ menAqn

uốn) của W
tiết
diện) hiệuIeff
quả.
618

Cốt thép cấu tạo

8380

219079

Weff (mm3)
7801

Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

I eff ,W
,I p lầncốt
Trongbuộc
đó: Apdùng
lượtthép
là diện
tích vàkính
mơ men
qnvà
tính
của tồncách
bộ tiết
diện;

eff
thép
đường
6 mm
khoảng
đều
100
100

Lưới
mm,
(ENA) tính từ mép dưới là 24,28 mm [16]. Quy cách và các kích thước chi tiết theo mặt cắt ngang của
tấmdài
tơn sóng
họamen
trong
Hình 3).
2.
Giới
hạn
chảy,
fy hiệu
và độ
bềnvệ
kéocốt
đứt, thép
fu của là
tấm25
tơn mm.
qua Cốt th

là mơ
men
qnđược
tính
và mơ
kháng
uốn
của
tiết
diện
quả.
dọc chiều
mẫu
thíminh
nghiệm
(Hình
Khoảng
cách
bảo
thí nghiệm kéo mẫu lần lượt là 307 N/mm2 và 432 N/mm2 . Mô đun đàn hồi của tơn sóng được lấy là

2
thépN/mm
cấu
2 tiêu chuẩn, f
cường- Cốt
độ
chịu
kéotạo
225

N/mm
205000
. Các đặc trưng của tiếtlà
diện
nguyên
và tiết.diện hiệu quả được trình bày trong Bảng 1.
sk

Lưới thép buộc dùng cốt thép đường kính 6 mm và khoảng cách đều 100 100 mm, bố
trí dọc chiều dài mẫu thí nghiệm (Hình 3). Khoảng cách bảo vệ cốt thép là 25 mm. Cốt thép
có cường độ chịu kéo tiêu chuẩn, f sk là 225 N/mm2.

Hình 3. Bố
lưới
cốtcốtthép
đặt
trong
Hìnhtrí
3. Bố
trí lưới
thép đặt
trong
sàn liênsàn
hợp liên hợp
Hình 3. Bố trí lưới cốt thép đặt trong sàn liên hợp

Cốt thép cấu tạo: Lưới thép buộc dùng cốt thép đường kính 6 mm và khoảng cách đều 100 ×
Chốt liên
kết-liên
- Chốt

kết

100 mm, bố trí dọc chiều dài mẫu thí nghiệm (Hình 3). Khoảng cách bảo vệ cốt thép là 25 mm. Cốt
có
cường
chịu
kéoliên
tiêuliên
chuẩn,
là
225 N/mm
skđường
Cácthép
chốt
trịn
có
mũ
kết
cófcó
kính2 .danh
danh
nghĩa
19 và
mm
và cao
chiều
Các
chốtđộ
trịn
có

mũ
kết
đường
kính
nghĩa
19 mm
chiều
100cao
mm.100 m
- Chốt liên kết: Các chốt trịn có mũ liên kết có đường
2 2 kính danh nghĩa 19 mm và chiều cao
Độ bền
kéo đứtvật
của vật liệu
làm chốtlàlà 400
400 N/mm
. Chốt liênliên
kết được được
hàn bằng thiết
bị thiết
ộ bền kéo
làm
N/mm
Chốt liên kết kết
được hàn bằnghàn
thiếtbằng
bị
100đứt
mm.của
Độ bền kéoliệu

đứt của
vậtchốt
liệu làm chốt là 400
N/mm.2 .Chốt
chuyên
để
đảm
bảođộ
độđặc
đặcchắc
chắc
và tính
nhấtcác
giữa
các
mối
chốt
liênbốkết
chuyên
dụng
đểbảo
đảm bảo
vàvà
tính
đồngđồng
nhất giữa
mối
hàn.
Cáchàn.
chốt Các

liên
kết
được
un dụng
đểdụng
đảm
độ
đặc
chắc
tính
đồng
nhất
giữa
các
mối
hàn.
Các
chốt liên k
được
bốcác
trí vị
tạitrícác
gối
tựa.
Tạigốimỗi
trí gối
tựa,
chốt
được
hànkết

quavớitấm
trí tại
gối vị
tựa.tríTại
mỗi
vị trí
tựa,vị
6 chốt
được
hàn6qua
tấm
tơn, liên
bảntơn,
bụngliên
thépkết
ợc bố với
tríchữ
tạiC các
gốiC tựa.
(Hìnhvị
4).tríchữ
bản
bụng
thép
(HìnhTại
4). mỗi vị trí gối tựa, 6 chốt được hàn qua tấm tôn, liên k

i bản bụng thép chữ C (Hình
4).
Ch t ch u c t

A
D19 100

A
G ic

nh

A

50 50

50 50

Thép
C100

45
100
45

A-A

100

nh

145

45

100

145

G ic

A-A

145

100

145

45

A

Ch t ch u c t
D19 100

Thép
Hình
4. Chi tiết cấu tạo tại vị trí gối tựa của mẫu
C100
Hình 4. Chi tiết cấu tạo tại vị trí gối tựa của mẫu
25
5

Hình 4. Chi tiết cấu tạo tại vị trí gối tựa của mẫu

Thép
C100

Thép
C100


2.2. Chế tạo mẫu thí nghiệm
Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

- Cảm biến đo biến dạng (Strain Gauge)
2.2. Chế tạo mẫu thí nghiệm

Tổng số 18 cảm biến đo biến dạng, loại KYOWA KFGS-5-120-C1-11 L1M2R được

- Cảm biến đo biến dạng (Strain Gauge): Tổng số 18 cảm biến đo biến dạng, loại KYOWA KFGSbố 5-120-C1-11
trí ở mặt dưới
của được
tơn sóng
Vị tơn
trí cũng
nhưhình.
ký hiệu
các
biếncủa
đocác
biến
L1M2R
bố tríđịnh

ở mặthình.
dưới của
sóng định
Vị trícủa
cũng
nhưcảm
ký hiệu
2.2.
tạothí
mẫu
nghiệm
2.2.
Chế
tạothímẫu
thí nghiệm
2.2. Chế
tạoChế
mẫu
nghiệm
cảmđược
biến thể
đo biến
dạng
hiệndạng
trênđược
Hìnhthể5.hiện trên Hình 5.
Cảmđobiến
biếnđo
dạng
Gauge)Gauge)

- biến
Cảmđodạng
biến
biến(Strain
dạng (Strain
- Cảm -biến
(Strain
Gauge)

50

2700
2800

50

50

145
50 95
25

25

G12

A-A
G10

50

25
25

G8 G12 G8
G12
G12
G8
G9 G11 G9 G11 G9 G11
G7 G10 G7
G10
G10
615
615
615

G7

2700
2800

G9 615
G11

G6

B-B

145
50 95

25

95
145

2700
2800

G4

G14

G18
B-B G15B-B
G17

B-B

25

50

C

A-A

A-A
G7

G6

G3 G5

615

50

145
50 95

50

B A C B A C B

25

C
2700
2800

A

50

1100

G2
G2
G6
G3 G5
G3 G5

G1
G4
G1
G4
G8
615
615

50 95

G1

1100

500
1100

50

50

B

G2

50 95
145
95
50 145
25

A

500

1100
500

C

50
145 95
145
50 95

A

1100

1100

B A C B A C B

145
50 95
145 25

145

95

50 95
145

145
50 95

Tổng
số
18biến
cảm
biếnđo
dạng,
loại
KYOWA
KFGS-5-120-C1-11
được
Tổng
số đo
18biến
cảmđodạng,
biến
biến
dạng,
loại
KYOWA
KFGS-5-120-C1-11
Tổng số
18 cảm
biến
loại

KYOWA
KFGS-5-120-C1-11
L1M2R
đượcL1M2R
G2 L1M2R
G6 được
G3 G5
trí dưới
ởbốmặt
dưới
của
tơncủa
sóng
định
hình.
Vị
trínhư
cũng
như
kýcủa
hiệu
của
các
cảm
biến
đobiến
biếnđo biến
trícủa
ở mặt
dưới

tơn
sóng
định
hình.
Vị
trí
cũng
như
ký
hiệu
của
các
cảm
bố trí ởbốmặt
tơn
sóng
định
hình.
Vị
trí
cũng
ký
hiệu
các
cảm
biến
đo
biến
A
B

C
G1
G4
dạngthể
được
thể
hiện
Hình
dạng
được
thểtrên
hiện
trên5.Hình 5. 1100
615
1100
dạng được
hiện
trên
Hình
5.500
A-A

G16

G14 G18 G14 G18615
G15 G17 G15 G17 G15 G17
G13 G16 G13 G16
G16
615
615

615
25

G13

145
50 95
25

145
50 95
25

145
50 95

G13
G14

Hình 5. Bố trí các cảm biến đo biến dạngC-C

C-C

Hình 5. Bố trí các cảm biến đo biến dạng
5.Hình
Bố cảm
trí
cảm
biếnđodạng
5. các

Bố
trí
các
cảmđo
biến
biến dạng
Hình 5.Hình
Bố trí
các
biến
đobiến
biến
dạng

G18

C-C
C-C

- Lắp đặt cảm biến đo biến dạng và đổ bê tông mẫu

- Lắp
đặtđặt
biến
đo
biến
dạng
và
đổ bê
bê

tông
mẫu:
Sau khi liên kết tơn sóng định hình với các
- Lắp
cảmđặt
biến
đodạng
biếnđo
dạng
và
đổ
tơng
- cảm
Lắp
cảm
biến
biếnbê
dạng
và
đổ
bêmẫu
tơng mẫu
- Lắp
đặt
cảm
biến
đo
biến
và
đổ

tơng
mẫu
thanhSau
thépkhi
chữ liên
C100kết
tại tơn
hai đầu
tơn hình
bằng các
cắtthép
D19,chữ
tiến hành
cảmtấm
biếntơn
sóngtấm
định
vớichốt
các chịu
thanh
C100lắp
tạiđặt
haicácđầu
Sau
khi
liên
kết
tơn
sóng
định

hình
với
các
thanh
thép
chữ
C100
tại
hai
đầu
tấm
tơn
Sau
khi
liên
kết
tơn
sóng
định
hình
với
các
thanh
thép
chữ
C100
tại
hai
đầu
tấm

tơn
Sau
khi
liên
kết
tơn
sóng
định
hình
với
các
thanh
thép
chữ
C100
tại
hai
đầu
tấm
tơn
đo các
biếnchốt
dạng chịu
tại mặt
dưới
tấmtiến
tôn,hành
ghép lắp
cốp đặt
pha,các

lắp cảm
đặt cốt
thépđo
lớpbiến
trêndạng
và đổtại
bê mặt
tông dưới
như thể
hiện
bằng
cắt
D19,
biến
tấm
tơn,
bằng
các
chốt
chịu
cắt
D19,
tiến
hành
lắp
đặt
các
cảm
biến
đo

biến
dạng
tại
mặt
dưới
tấm
tơn,
bằng
các
chốt
chịu
cắt
D19,
tiến
hành
lắp
đặt
các
cảm
biến
đo
biến
dạng
tại
mặt
dưới
tấm
tơn,
bằng
các

chốt
chịu
cắt
D19,
tiến
hành
lắp
đặt
các
cảm
biến
đo
biến
dạng
tại
mặt
dưới
tấm
tơn,
trên Hình 6.

ghép
cốp
pha,
lắp
đặt
cốt
thép
lớp
trên

tơng
như
thể
hiện
ghép
cốp
lắp
đặt
cốtlớp
thép
trên
vàđổ
đổbê
bê
tơng
thể
hiện
Hình
6.Hình 6.
ghép
cốp
pha,
lắp
đặt
cốtlớp
thép
lớp
trên
và
đổthể

bênhư
tơng
như
thểtrên
hiện
trênHình
6.
ghép
cốp
pha,
lắppha,
đặt
cốt
thép
trên
và
đổvà
bê
tơng
như
hiện
trên
Hình
6.trên

(a)
Lắp
đặt
cảmđo
biến

biến(b)
dạng
(b)
Ghép
Đổ
tơng
mẫu
(a)(a)Lắp
đặt
cảm
biến
đo
biến
dạng
Ghép
phacốp
(c) Đổ (c)
bê tơng
mẫu
(a)
Lắp
đặt
cảm
biến
biếnđodạng
(b)
Ghép
phacốp pha
Đổ (c)
bê

tơng
mẫu
Lắp
đặt
cảm
biến
đo
biến
dạng
(b)cốp
Ghép
cốp
pha
(c)
Đổbê
bê
tơng mẫu
Hình
6.
Q
trình
chế
tạosàn
mẫu
thí nghiệm
Hình 6.Hình
Q 6.
trình
tạochế
mẫu

sàn
thí
nghiệm
Qchế
trình
tạo
mẫu
thísàn
nghiệm
Hình 6. Q trình chế tạo mẫu sàn thí nghiệm

(a) Lắp đặt cảm biến đo biến dạng

(b) Ghép cốp pha

Hình 6. Q trình chế 26
tạo mẫu sàn thí nghiệm
6

6

6

(c) Đổ bê tông mẫu


2.2. Phương pháp thí nghiệm
Hai mẫu sàn được lần lượt thí nghiệm theo sơ đồ uốn bốn điểm với nhịp là 2700 mm.
Trong thí nghiệm này, hai tải trọng tập trung đặt đối xứng và cách đều gối tựa một khoảng
Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

Phương
pháptrọng
thí nghiệm
bằng2.2.
1100
mm. Tải
P tác dụng lên mẫu thí nghiệm do gia tải bằng kích thủy lực 50 kN
2.3.
Phương
pháp
thí
nghiệm
và thơng qua
dầm
hai lực
giáđiểm
trị với
bằng
nhau
và bằng
Haihệmẫu
sànphân
được tải
lầntạo
lượtthành
thí nghiệm
theotập
sơ trung
đồ uốncó
bốn

nhịp
là 2700
mm. một
Trong
thí
nghiệm
này,
hai
tảilà
trọng
trung
đặt
đốitrọng
xứng
và cách
gốilàđo
tựa
mộtmm.
khoảng
nửa
tải
trọng
kích,
ký
hiệu
P/2. tập
Giá
trịsơcủa
kích
được

bằng
dụng
cụ đothí
Hai
mẫu
sànđầu
được
lần
lượt
thí
nghiệm
theo
đồtải
uốn
bốn đầu
điểm
vớiđều
nhịp
2700
Trong
bằng
1100
mm.
Tải sàn
trọng
P tác
dụng
thícách
nghiệm
gia

bằng
kíchtửthủy
lực
50-kN
nghiệm
này,tử.
haiMỗi
tải
trọng
tập
trung
đặt
đối
xứng
gối
tựatảimột
bằng
1100
mm.
Tải
lực điện
mẫu
đều
được
bốlên
trímẫu
5 và
dụng
cụđều
đodo

chuyển
vị khoảng
điện
(LVDT
Linear
trọng
P
tác
dụng
lên
mẫu
thí
nghiệm
do
gia
tải
bằng
kích
thủy
lực
50
kN
và
thơng
qua
hệ
dầm
phân
và
thơng

qua
hệ
dầm
phân
tải
tạo
thành
hai
lực
tập
trung
có
giá
trị
bằng
nhau
và
bằng
một
Variable Differential Transformer) để đo chuyển vị đứng tại hai gối tựa (LVDT-1 và LVDTtải tạo nửa
thành
lực
trung
có giá
trị bằng
nhau
và
một
nửa được
tải trọng

đầudụng
kích, kýđohiệu là
tải hai
trọng
đầutập
kích,
kývà
hiệu
P/2.
Giá
củasàn
tải bằng
trọng
đầuvới
kích
đo định
bằng
3), tại giữa
nhịp (LVDT-2)
đolàtrượt
dọctrịcủa
bê
tơng
tơn sóng
hình cụ
(LVDT-4
P/2. Giá
củatử.
tảiMỗi
trọng

đầusàn
kích
điện tử.
Mỗi tử
mẫu
sàn đều
được bố trí
lựctrị
điện
mẫu
đềuđược
đượcđobốbằng
trí 5dụng
dụngcụ
cụđo
đolực
chuyển
vị điện
(LVDT
- Linear
và LVDT-5).
Hình 7vịminh
họa
sơ đồ thí
nghiệm
các mẫu
sàn liên hợp.
5 dụngVariable
cụ đo chuyển
điện

tử
(LVDT
Linear
Variable
Differential
Transformer)
để
đo
chuyển vị
Differential Transformer) để đo chuyển vị đứng tại hai gối tựa (LVDT-1 và LVDTđứng tại
(LVDT-1
LVDT-3),
giữa
trượt
dọcchuyển
của (LVDT-4
sànvịbêtrên
tơngcác
với
Giá
trị tựa
độ
võng
củavà
mẫu
thí tại
nghiệm
được
định
từ

sốsóng
liệuđịnh
đo
3),hai
tại gối
giữa
nhịp
(LVDT-2)
và sàn
đo trượt
dọc
củanhịp
sàn (LVDT-2)
bêxác
tơng
vớivà
tơnđo
hình
tơn
sóng
định
hình
(LVDT-4
và
LVDT-5).
Hình
7
minh
họa
sơ

đồ
thí
nghiệm
các
mẫu
sàn
liên
hợp.
Hình 7 minh họa sơ đồ thí nghiệm các mẫu sàn liên hợp.
dụngvà
cụLVDT-5).
đo như sau:
Giá trị độ võng của mẫu sàn thí nghiệm được xác định từ số liệu đo chuyển vị trên các dụng cụ đo
Giá trị độ võng của mẫu sàn thí nghiệmfđượcf xác định từ số liệu đo chuyển vị trên các
như sau:
f f 2 1f1 + 3f3
(1)
dụng cụ đo như sau:
f = f2 − 2
(1)
2
f1 f 3
fvị được
f 2 vị xác
(1)
f3 lần
trongđóđóf1 , ff12,, ff23, lần
là trị
giáchuyển
trị chuyển

được
xácqua
định
cụ đo LVDT-1,
trong
lượtlượt
là giá
cácqua
dụngcác
cụ dụng
đo LVDT-1,
LVDT-2
và
2 định
LVDT-3.
Các
dụng
cụ
đo
lực
và
đo
chuyển
vị
được
kết
nối
với
bộ
thu

và
xử
lý
số
liệu
TDS530,
cho
LVDT-2 và LVDT-3. Các dụng cụ đo lực và đo chuyển vị được kết nối với bộ thu và xử lý số
, f 2 , f3các
trong
đó tựf1 động
lần giá
lượttrịlàđo.
giá trị chuyển vị được xác định qua các dụng cụ đo LVDT-1,
phép ghi
nhận
liệu TDS530, cho phép ghi nhận tự động các giá trị đo.
LVDT-2 và LVDT-3. Các dụng cụ đo lực và đo chuyển vị được kết nối với bộ thu và xử lý số
1100
1100
liệu TDS530, cho phép ghi nhận tự động các giá trị đo.
LVDT-1
LVDT-4

LVDT-1

1100

P/2

P/2

P/2

1100

P/2

LVDT-2

LVDT-4

LVDT-2

2700
2700

(a)(a)SơSơđồ
nghiệm
đồ thí
thí nghiệm
(a) Sơ đồ thí nghiệm

(b)
đồ thí
thínghiệm
nghiệm
(b)Hình
Hìnhảnh
ảnh sơ

sơ đồ

(b) Hình ảnh sơ đồ thí nghiệm
Hình 7. Sơ đồ và hình ảnh thí nghiệm
Hình 7. Sơ đồ và hình ảnh thí nghiệm

Hình 7. Sơ đồ và hình ảnh thí nghiệm
7

27
7

LVDT-3
LVDT-3

LVDT-5
LVDT-5


Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

Quy trình thí nghiệm được thực hiện theo chỉ dẫn của EN 1994-1-1:2004, bao gồm các bước chính
như sau:
- Bước 1: Lắp đặt kết cấu sàn, hệ khung gia tải và các dụng cụ, thiết bị đo theo đúng sơ đồ thí
nghiệm (Hình 7).
- Bước 2: Tiến hành gia tải thử để kiểm tra sự làm việc của các dụng cụ, thiết bị đo và sự ổn định
của hệ thí nghiệm. Giá trị tải trọng thử lấy bằng 10% tải trọng thí nghiệm và giữ trong vịng 5 ± 1
phút, sau đó hạ tải về 0. Các số đọc trên dụng cụ đo được hiệu chỉnh về 0 trước khi bắt đầu thí nghiệm.
- Bước 3 (Chu trình 1): Tiến hành tăng tải trọng cho đến khi giá trị tải trọng bằng tải trọng thí
nghiệm P thì dừng lại và giữ trong vòng 5 ± 1 phút, sau đó hạ tải từ từ về 0.

- Bước 4 (Chu trình 2): Tiến hành tăng tải trọng cho đến khi giá trị tải trọng bằng 1,5 lần tải trọng
thí nghiệm thì dừng lại và giữ trong vịng 5 ± 1 phút, sau đó hạ tải từ từ về 0.
- Bước 5 (Chu trình 3): Tiến hành tăng tải trọng cho đến khi mẫu thí nghiệm bị phá hoại hồn tồn.
Khi thực hiện thí nghiệm, tải trọng tác dụng lên kết cấu cần được tăng một cách liên tục, đều đặn
và không gây ra lực xung cho đến khi tải trọng đạt giá trị mong muốn. Tốc độ tăng tải được kiểm sốt
khơng vượt q 20% tải trọng thí nghiệm trong một phút. Trong quá trình thực hiện, quan sát sự làm
việc của kết cấu sàn, xác định thời điểm xuất hiện vết nứt đầu tiên và theo dõi sự phát triển của bề rộng
vết nứt. Giá trị tải trọng thí nghiệm được xác định dựa trên giá trị mơ men bền dẻo dương của tiết diện
sàn liên hợp và giá trị độ võng cho phép của mẫu sàn thí nghiệm được lấy là f = L/200 = 13, 5 mm,
theo EN 1994-1-1:2004 [1].
3. Phân tích sự làm việc chịu uốn của sàn nhịp đơn liên hợp thép – bê tông
3.1. Xác định khả năng chịu lực của sàn khi tính tốn theo lý thuyết
Sàn liên hợp được tính tốn theo trạng thái giới hạn cực hạn và trạng thái giới hạn về sử dụng [15].
Kết quả tính tốn theo lý thuyết được trình bày trong Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả tính tốn sàn liên hợp theo EN 1994-1-1:2004 [1]

Thơng số

Ký hiệu

Giá trị

Đơn vị

x pl

13,25

mm

M +pl,Rd

21,65

kNm

Tải trọng tác dụng lên sàn theo mô men bền dẻo không kể đến
trọng lượng bản thân và giá chia tải

P

33,23

kN

Độ võng cho phép

f

13,5

mm

Vị trí trục trung hịa đàn hồi tính từ mặt trên sàn (khi phần bê
tông chịu kéo được coi là bị nứt)

xc

40,09

mm

Momen qn tính của tiết diện trên đoạn có vết nứt trong vùng
chịu kéo

Icc

5,621 × 106

mm4

Tải trọng tác dụng lên sàn theo độ võng cho phép

P ser

33,73

kN

Vị trí trục trung hịa dẻo tính từ mặt trên của sàn
Mơ men bền dẻo dương của sàn

28


Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

3.2. Vị trí trục trung hịa dẻo (P.N.A)
Vết nứt của hai mẫu sàn bắt đầu xuất hiện và phát triển theo phương đứng tính từ bề mặt tiếp xúc
giữa bê tơng với tơn sóng được

trình
mẫu sànGiá
bị phá
hướng
Thơng
số bày trên Hình 8. Thời điểm
Ký hiệu
trị hoại,Đơn
vị phát triển
của vết nứt
có
xu
hướng
chuyển
từ
phương
đứng
thành
phương
ngang.
Vị
trí
chuyển
tiếp
này tương
nứt trong vùng chịu kéo
ứng với vị trí trục trung hòa dẻo (Plastic Neutral Axis - P.N.A) của tấm sàn tại thời điểm bắt đầu bị
tác trung
dụng lên
theo cả

độ hai
võng
chosàn
phéplà giốngPnhau,
ser
phá hoại.Tải
Vịtrọng
trí trục
dẻosàn
trong
mẫu
cách33,73
mặt trên củakNsàn khoảng 15
mm, tương đương với giá trị tính tốn theo EN 1994-1-1:2004 (13,25 mm).
3.2. Vị trí trục trung hịa dẻo (P.N.A)

Hình 8.
8. Vị
Vị trí
trí trục
trục trung
trung hịa
hịa dẻo
Hình
dẻo dựa
dựa trên
trên sự
sự phát
phát triển
triển vết

vết nứt
nứt bê
bê tơng
tơng của
của mẫu
mẫu thí
thí nghiệm
nghiệm
Vết nứt của hai mẫu sàn bắt đầu xuất hiện và phát triển theo phương đứng tính từ bề
mặt tiếp xúc giữa bê tơng với tơn sóng được trình bày trên Hình 8. Thời điểm mẫu sàn bị phá
3.3. Biểu
đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng của mẫu sàn thí nghiệm
hoại, hướng phát triển của vết nứt có xu hướng chuyển từ phương đứng thành phương ngang.
Vị q
trí chuyển
tiếpnghiệm,
này tương
trí trục
(Plastic
Neutral
Trong
trình thí
độ ứng
võngvớitạivịgiữa
nhịptrung
của hịa
sàn dẻo
được
xác định
theoAxis

cơng- P.N.A)
thức (1) tương
thời điểm
đầuhệbịgiữa
phá hoại.
Vị trívàtrục
trong
cả hai
ứng với của
từngtấm
cấpsàntảitạitrọng.
Mối bắt
quan
tải trọng
độ trung
võng dẻo
ở giữa
nhịp
củamẫu
hai sàn
mẫulàsàn liên
giống
mặttrình
trên bày
của trên
sàn khoảng
mm, tương
đương
với giá
trị tính

hợp SP2-1
và nhau,
SP2-2cách
được
Hình 915(khơng
bao gồm
trọng
lượng
bảntốn
thântheo
sànEN
và hệ dầm
chia tải).1994-1-1:2004 (13,25 mm).

Tấm3.3.
sànBiểu
bị phá
hoạihệkhi
tảitảitrọng
trung
bình
45,59 kN, tương ứng với độ võng
đồ quan
giữa
trọngthí
và nghiệm
độ võng của
mẫu
sàn đạt
thí nghiệm

trung bình tại giữa nhịp là 43 mm. Có thể nhận thấy trên Hình 9, biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ
Trong
q trình
thí nghiệm,
võnggiống
tại giữa
nhịpvàcủa
xáclàm
địnhviệc
theocủa
cơng
võng của hai mẫu
SP2-1
và SP2-2
có hìnhđộdạng
nhau
có sàn
thể được
chia sự
sàn tương
thức
(1)
tương
ứng
với
từng
cấp
tải
trọng.
Mối

quan
hệ
giữa
tải
trọng
và
độ
võng
ở
giữa
nhịp
ứng với từng chu trình gia tải như sau:
hai1:mẫu
sàn ứng
liên hợp
và SP2-2
đượcđược
trình tăng
bày trên
(khơng
trọng
Chucủa
trình
tương
với SP2-1
đoạn OA,
tải trọng
dầnHình
từ 0 9đến
14,1bao

kN.gồm
Trong
giai đoạn
lượng
bản
thân
sàn
và
hệ
dầm
chia
tải).
này quan hệ giữa tải trọng và độ võng là tuyến tính. Khi tải trọng giảm dần về 0 thì đường quan hệ
giữa tải trọng và độ võng trùng với đường gia tải cho sàn. Ứng xử của sàn liên hợp trong đoạn OA là
đàn hồi tuyến tính.
Chu trình 2: tải trọng được tăng dần từ 0 đến 21,15 kN (150% tải trọng thí nghiệm) tương ứng với
đoạn OB và sau đó giảm dần về 0, tương ứng với đoạn BB’. Quan hệ giữa tải trọng và độ võng đoạn
AB là phi tuyến, tại vị trí điểm B vết nứt đã xuất hiện. Chuyển vị dư đạt xấp xỉ 3 mm.
Chu trình 3: tải trọng tăng dần từ 0 đến lúc sàn bị phá hoại. Giai đoạn này được thể hiện trên đoạn
B’BC. Mối quan hệ giữa tải trọng và độ võng trên đoạn B’B là tuyến tính, trên đoạn BC là phi tuyến.
Độ võng tăng đồng thời với tải trọng tác dụng. Điểm C tương ứng với thời điểm mẫu thí nghiệm bị
phá hoại hồn tồn, cho phép xác định giá trị tải trọng giới hạn tác dụng lên sàn là 45,59 kN. Sau
điểm C mẫu sàn liên hợp khơng cịn khả năng chịu lực.
29
9


Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng

Hình

9.9.Biểu
độ võng
võngcủa
củahai
haimẫu
mẫusàn
sànthíthí
nghiệm
Hình
Biểuđồđồquan
quanhệ
hệgiữa
giữa tải
tải trọng
trọng –– độ
nghiệm
Tấm sàn bị phá hoại khi tải trọng thí nghiệm trung bình đạt 45,59 kN, tương ứng với
độ võng
trung
bình tại
giữa
nhịpcủa
là 43
Các
giá trị
tải trọng
đặc
trưng
sànmm.
xác định từ thực nghiệm và tính tốn theo EN 1994-11:2004 đượcCó

trình
bày
trong
Bảng
3.
Các
giá
trị này bao gồm tải trọng P tương ứng với độ võng cho
thể nhận thấy trên Hình 9, biểu đồ quan hệ giữa tải trọngservà độ võng của hai mẫu
phép (13,5 mm) và tải trọng gây phá hoại sàn Pult .
SP2-1 và SP2-2 có hình dạng giống nhau và có thể chia sự làm việc của sàn tương ứng với
từng chu
trình
giatrọng
tải như
sau:ứng với độ võng cho phép của sàn theo thí nghiệm và lý thuyết
Bảng
3. Tải
tương
Chu trình 1: tương ứng với đoạn OA, tải trọng được tăng dần từ 0 đến 14,1 kN.
P (kN)
Trong
giai đoạn này quan hệ giữa tải trọng ser
và độ võng là tuyến tính. Khi tải trọng P
giảm
dần
Mẫu sàn
ult (kN)
1994-1-1:2004
nghiệm

về 0 thì đường quanEN
hệ giữa
tải trọng và độ võngThí
trùng
với đường giaSai
tải số
cho sàn. Ứng xử của
sàn
liên hợp trong đoạn OA
là đàn hồi tuyến tính. 29,49
SP2-1
33,73
12,6%
46,09
SP2-2 Chu trình 2: tải trọng
33,73được tăng dần từ 0 27,99
17,0%
45,09
đến 21,15 kN (150% tải trọng thí nghiệm)
Trung bình
33,73
28,74
14,8%
45,59
tương ứng với đoạn OB và sau đó giảm dần về 0, tương ứng với đoạn BB’. Quan hệ giữa tải
trọng và độ võng đoạn AB là phi tuyến, tại vị trí điểm B vết nứt đã xuất hiện. Chuyển vị dư
Quan hệ giữa tải trọng thí nghiệm và biến dạng của tấm tơn của mẫu sàn SP2-1 được thể hiện trên
đạt xấp xỉ 3 mm.
Hình 10. Vị trí mặt cắt được thể hiện ở Hình 5. Tại mỗi mặt cắt, biến dạng của sóng tốn được đo tại
Chudưới,

trìnhmặt
3: tải
trọng
tăngtrên
dần của
từ 0tơn
đếnsóng.
lúc sàn bị phá hoại. Giai đoạn này được thể
ba mặt đó là mặt
giữa
và mặt
−6
Tại
thời
dạng
của
tấmhệtơn
đạttải1497
10độ
(0,15%)
vậtB’B
liệulàđạt
tới giới
hiện
trênđiểm
đoạnbiến
B’BC.
Mối
quan
giữa

trọng× và
võng
trênthì
đoạn
tuyến
tính,hạn
trênchảy
2
(307 đoạn
N/mm
)
và
bắt
đầu
chuyển
sang
chảy
dẻo.
Thời
điểm
mẫu
sàn
bị
phá
hoại
tại
giá
trị
tải
trọng

BC là phi tuyến. Độ võng tăng đồng thời với tải trọng tác dụng. Điểm C tương ứng với thí
nghiệm
cả các bị
vị phá
trí đo
trên
cáctoàn,
mặt cắt
tơnxác
sóng
dẻo. giới
Hìnhhạn
10 cho
thời46,09
điểm kN
mẫuthìthítấtnghiệm
hoại
hoàn
chocủa
phép
địnhđều
giáđãtrịchảy
tải trọng
thấy tơn
sóng
bắt
đầu
chảy
dẻo
từ

mặt
dưới
tại
chính
giữa
nhịp
của
sàn
(Hình
10(a),
mặt
cắt
B-B),
sau
tác dụng lên sàn là 45,59 kN. Sau điểm C mẫu sàn liên hợp khơng cịn khả năng chịu lực.
đó phát triển ra hai bên và lên phía trên theo chiều cao của tơn sóng. Các kết quả này hồn tồn phù
Cácviệc
giá dẻo
trị tải
trọng
trưng
xác định
từtốn.
thực nghiệm và tính tốn theo EN
hợp với sự làm
của
sàn đặc
và phù
hợpcủa
vớisàn

lý thuyết
tính
1994-1-1:2004
Bảng
3. Các
giátảitrịtrọng
này bao
gồm
tảivới
trọng
Pser tương
ứng của
Theo
như kết quảđược
đượctrình
tổngbày
hợptrong
ở Bảng
3 về
giá trị
tương
ứng
độ võng
cho phép
với
độ
võng
cho
phép
(13,5

mm)
và
tải
trọng
gây
phá
hoại
sàn
P
ult
sàn theo thí nghiệm và lý thuyết, ta thấy: Giá trị tải trọng tác dụng Pser tương ứng với độ võng cho
phép theo thí nghiệm của mẫu sàn SP2-1 bằng 87,4% và mẫu sàn SP2-2 bằng 83,0% so với giá trị
theo EN-1994-1-1. Sự sai khác như vậy có thể do ảnh hưởng của cường độ bê tông, mô đun đàn hồi

30
10


Pser
Pser
(kN)
P(kN)
(kN)
ser
Mẫu
sànsàn
Mẫu
Mẫu
sàn ENEN
1994-1nghiệm

1994-1Thí
nghiệm
EN
1994-1- Thí
Thí
nghiệm
1:2004
1:2004
1:2004
SP2-1
SP2-1
SP2-1

Pult
Pult
(kN)
P(kN)
(kN)
ult

Sai
sốsốsố
Sai
Sai

Cường,
N. V., và cs. / Tạp
chí
Khoa học Cơng
nghệ Xây dựng

33,73
29,49
12,6%
33,73
29,49
12,6%
33,73
29,49
12,6%

46,09
46,09
46,09

của mẫu thíSP2-2
nghiệm
các
đặc trưng27,99
cơ27,99
học (150 × 17,0%
150
× 150 mm) so45,09
với
mẫu sàn làm việc
33,73
SP2-2
33,73
17,0%
45,09
SP2-2xác định

33,73
27,99
17,0%
45,09
thực tế (2800 × 615 × 145 mm).
Trung
bình
28,74
14,8%
45,59
Trung
bình
33,73
28,74
14,8%
45,59
Trung
bình 33,73
33,73
28,74
14,8%
45,59

(a) Mặt dưới

(a)mặt
mặt
dưới
dưới
(a)(a)

mặt
dưới

(b) Mặt giữa

(b)mặt
mặt
giữa
giữa
(b)(b)
mặt
giữa

(c) Mặt trên

(c)mặt
mặt
trên
trên
(c)(c)mặt
trên

Hình
10.
Biểu
đồ
quan
hệ
giữa
tải

dạng
tơn
sóng
của
mẫu
sàn
SP2-1
Hình
10.
Biểu
đồquan
quan
hệgiữa
giữa
tảitrọng
trọng
–biến
biến
dạng
tơn
sóng
của
mẫu
sàn
SP2-1
Hình
Biểu
trọng
–biến
dạng

tơn
sóng
của
mẫu
sàn
SP2-1
Hình
10.10.
Biểu
đồđồ
quan
hệhệ
giữa
tảitải
trọng
– –biến
dạng
tơn
sóng
của
mẫu
sàn
SP2-1

Quạn
hệgiữa
giữa
tảitrọng
trọng
thísóng

nghiệm
vàđo
biến
dạng
của
tấm
tơn
của
mẫu
SP2-1
được
Quạn
hệ
tải
thí
nghiệm
biến
dạng
của
tấm
tơn
mẫu
sàn
SP2-1
được
Quạn
hệgiữa
giữa
tảitơng
trọng

thítơn
nghiệm
vàvà
biến
dạng
của
tấm
tơn
của
mẫu
sàn
SP2-1
Độ trượt
dọc
bê
với
được
bằng
các
dụng
cụ
đocủa
chuyển
vịsàn
điện
tửđược
LVDT-4
thểhiện
hiện
trên

Hình
10.Vị
Vịtrí
trí
mặt
cắtđược
được
thể
hiện
Hình
5.
Tại
mỗi
mặt
cắt,
biến
dạng
củabắt
thể
trên
Hình
mặt
cắt
hiện
Tại
mỗi
mặt
cắt,
biến
dạng

của
hiện
trên
Hình
10.
Vị
trí
mặt
cắt
được
thểthể
hiện
ở ởHình
5.5.Tại
mỗi
mặt
cắt,
biến
dạng
của
vàthể
LVDT-5
được
đặt
tại10.
hai
đầu
sàn.
Trên
Hình

11,
khi
tảiởHình
trọng
thí
nghiệm
đạt
giá
trị
25
kN
thì
sóng
tốnđược
được
đotại
tạiba
bamặt
làmặt
mặt
dưới,
mặt
giữa
vàmặt
mặt
trên
của
tơn
sóng.
sóng

tốn
đó
dưới,
mặt
giữa
trên
của
sóng.
sóng
tốn
được
đođo
tại
ba
mặt
đó
làđólà
mặt
dưới,
mặt
giữa
vàvà
mặt
trên
của
tơn
sóng.
đầu
xuất
hiện

trượt
dọc
giữa
bêmặt
tơng
với
tơn
sóng.
Lúc
này
các
chốt
neo
ở tơn
đầu
sàn
sẽ bắt đầu làm việc
và đóng vai trị như là điểm giữ.
-6 -6
-610
Tại
thời
điểm
biến
dạng
của
tấm
tơn
đạt
14971010

(0,15%)
thìvật
vật
liệu
đạt
giới
thời
điểm
biến
dạng
của
tấm
1497
(0,15%)
liệu
đạt
giới
TạiTại
thời
điểm
biến
dạng
của
tấm
tơntơn
đạtđạt
1497
(0,15%)
thìthìvật
liệu

đạt
tớitớitới
giới
2 2
2
hạn
chảy
(307
N/mm
)bắt
vàbắt
bắtđầu
đầu
chuyển
sang
chảy
dẻo.
Thời
điểm
mẫu
sàn
bịphá
phá
hoại
chảy
(307
N/mm
) và
chuyển
sang

chảy
dẻo.
Thời
điểm
mẫu
sàn
hoại
hạnhạn
chảy
(307
N/mm
) và
đầu
chuyển
sang
chảy
dẻo.
Thời
điểm
mẫu
sàn
bịbịphá
hoại
tạitạitại
giátrị
trịtải
tảitrọng
trọng
thínghiệm
nghiệm

46,09
kNthì
thìtất
tấtcả
cảcác
các
vịtríđo
tríđotrên
đotrên
trên
các
mặt
cắt
của
tơn
sóng
đều
46,09
các
mặt
của
tơn
sóng
đều
giágiá
trị
tải
trọng
thíthí
nghiệm

46,09
kNkN
thì
tất
cả
các
vịvịtrí
các
mặt
cắtcắt
của
tơn
sóng
đều
đãchảy
chảy
dẻo.
Hình
10cho
cho
thấy
tơn
sóng
bắtđầu
đầu
chảy
dẻo
từmặt
mặt
dưới

tạichính
chính
giữa
nhịp
của
dẻo.
Hình
thấy
sóng
chảy
dẻo
dưới
giữa
nhịp
của
đãđã
chảy
dẻo.
Hình
1010
cho
thấy
tơntơn
sóng
bắtbắt
đầu
chảy
dẻo
từtừmặt
dưới

tạitạichính
giữa
nhịp
của
sàn
(Hình
10(a),
mặt
cắt
B-B),
sau
đó
phát
triển
ra
hai
bên
và
lên
phía
trên
theo
chiều
cao
của
sàn
(Hình
10(a),
mặt
cắt

B-B),
sau
đó
phát
triển
ra
hai
bên
và
lên
phía
trên
theo
chiều
cao
của
sàn (Hình 10(a), mặt cắt B-B), sau đó phát triển ra hai bên và lên phía trên theo chiều cao của
tơnsóng.
sóng.
Các
kếtquả
quả
này
hồn
tồn
phù
hợp
với
sựlàm
làm

việc
dẻo
của
sàn
vàphù
phù
hợp
với
Các
này
hồn
tồn
phù
hợp
với
việc
dẻo
của
sàn
hợp
với
tơntơn
sóng.
Các
kếtkết
quả
này
hồn
tồn
phù

hợp
với
sựsựlàm
việc
dẻo
của
sàn
vàvàphù
hợp
với
lýlýlý
thuyết
tính
tốn.
thuyết
tính
tốn.
thuyết
tính
tốn.
Theo
như
kếtquả
quả
được
tổng
hợp
ởBảng
Bảng
vềgiá

giá
trịtảitrọng
tảitrọng
trọng
tương
ứng
với
độvõng
võng
Theo
như
được
tổng
hợp
3 3vềgiá
tương
ứng
với
Theo
như
kếtkết
quả
được
tổng
hợp
ởở
Bảng
3 về
trịtrịtải
tương

ứng
với
độđộvõng
cho
phép
của
sàn
theo
thí
nghiệm
và
lý
thuyết,
ta
thấy:
Giá
trị
tải
trọng
tác
dụng
P
tương
phép
theo
nghiệm
thuyết,ta tathấy:
thấy:Giá
Giátrịtrịtảitảitrọng
trọngtáctácdụng

dụngPser
Psertương
sertương
chocho
phép
củacủa
sànsàn
theo
thíthí
nghiệm
vàvà
lýlý
thuyết,
ứng
với
độ
võng
cho
phép
theo
thí
nghiệm
của
mẫu
sàn
SP2-1
bằng
87,4%
và
mẫu

sàn
SP2-2
ứng
với
độ
võng
cho
phép
theo
thí
nghiệm
của
mẫu
sàn
SP2-1
bằng
87,4%
và
mẫu
sàn
SP2-2
ứng với độ võng cho phép theo thí nghiệm của mẫu sàn SP2-1 bằng 87,4% và mẫu sàn SP2-2
bằng
83,0%
sovới
với
giátrị
trịtheo
theo
EN-1994-1-1.

Sựsaikhác
saikhác
khác
như
vậy
cóthể
thể
doảnh
ảnh
hưởng
của
bằng
83,0%
EN-1994-1-1.
như
vậy
hưởng
của
bằng
83,0%
soso
với
giágiá
trị
theo
EN-1994-1-1.
SựSựsai
như
vậy
cócóthể

dodoảnh
hưởng
của
cường
độbê
bêtơng,
tơng,
mơđun
đun
đàn
hồi
của
mẫu
thínghiệm
nghiệm
xác
định
các
đặc
trưng
cơhọc
học
(150
cường
đàn
của
mẫu
xác
định
các

đặc
trưng
(150
cường
độđộ
bê
tơng,
mơmơ
đun
đàn
hồihồi
của
mẫu
thíthí
nghiệm
xác
định
các
đặc
trưng
cơcơhọc
(150
150
150
mm)
sovới
vớimẫu
mẫu
sàn
làm

việc
thực
tế(2800
(2800615
615145
145
mm).
150
150
mm)
làm
việc
thực
615
145
mm).
150
150
mm)
soso
với
mẫu
sànsàn
làm
việc
thực
tế tế
(2800
mm).
Hình11.

11.ĐộĐộ
trượt
đốiđối
giữa
bê bê
tơng
soso
với
Hình
trượt
dọcdọc
tương
giữa
tơng
vớitơn
tơnsóng
sóngcủa
củamẫu
mẫu sàn
sàn
Độ trượt dọc giữa bê tơng với tơn sóng được đo bằng các dụng cụ đo chuyển vị điện
Có
thể
nhận
trên Hình
9, sau
khihai
xảyđầu
ra sàn.
hiện Trên

tượngHình
trượt11,
dọc
bê tơng
tơn sóng
tử LVDT-4 thấy
và LVDT-5
được
đặt tại
khigiữa
tải trọng
thívới
nghiệm
đạt tại
11 đồng
11võng
11
giá trịgiá
tảitrịtrọng
thí
nghiệm
25
kN,
tải
trọng
và
độ
thời
cùng
tăng

cho
đến
khi
sàn
bị phá
25 kN thì bắt đầu xuất hiện trượt dọc giữa bê tơng với tơn sóng. Lúc này các chốt neo
hoại. ởĐiều
này đồng nghĩa với việc ứng xử của sàn là phá hoại dẻo [17]. Kết quả này cũng thu được
đầu sàn sẽ bắt đầu làm việc và đóng vai trị như là điểm giữ.
từ nghiên cứu thực nghiệm ứng xử của sàn liên hợp trong trường hợp sử dụng chốt neo đầu sàn [8].
Có thể nhận thấy trên Hình 11, sau khi xảy ra hiện tượng trượt dọc giữa bê tông với
31 tải trọng và độ võng đồng thời cùng tăng cho
tơn sóng tại giá trị tải trọng thí nghiệm 25 kN,
đến khi sàn bị phá hoại. Điều này đồng nghĩa với việc ứng xử của sàn là phá hoại dẻo [17].
Kết quả này cũng thu được từ nghiên cứu thực nghiệm ứng xử của sàn liên hợp trong trường
hợp sử dụng chốt neo đầu sàn [8]. Cần lưu ý rằng đối với tấm sàn liên hợp khi không sử dụng


Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

Cần lưu ý rằng đối với tấm sàn liên hợp khi không sử dụng chốt neo đầu sàn, phá hoại của sàn được
xem xét là phá hoại giòn hoặc phá hoại dẻo tùy thuộc vào tải trọng tại thời điểm độ trượt dọc bằng
0,1 mm so với tải trọng tại thời điểm sàn bị phá hoại. Sàn được xem là phá hoại dẻo khi tải trọng phá
hoại vượt quá 10% tải trọng gây ra độ trượt bằng 0,1 mm, và ngược lại thì sàn bị phá hoại giòn [1].
4. Kết luận
Trong nghiên cứu này, hai mẫu sàn liên hợp nhịp đơn đã được chế tạo và tiến hành thí nghiệm
uốn bốn điểm kiểm tra sự làm việc theo các trạng thái giới hạn về chịu lực và giới hạn sử dụng. Các
mẫu được chế tạo ở tỷ lệ 1:1. Thí nghiệm uốn bốn điểm được thực hiện theo các quy định của tiêu
chuẩn EN 1994-1-1:2004. Bên cạnh việc phân tích sự làm việc, xác định các giá trị cực hạn ứng với
hai trạng thái giới hạn, việc tính tốn lý thuyết cũng đã được tiến hành. Thơng qua việc phân tích lý

thuyết thực nghiệm nhận thấy rằng giá trị tải trọng thí nghiệm trung bình tương ứng với độ võng cho
phép 13,5 mm là 28,74 kN, giá trị tải trọng ở thời điểm này nhỏ hơn so với kết quả xác định theo lý
thuyết (33,73 kN) và bằng 63,0% so với tải trọng thí nghiệm cực hạn gây phá hoại mẫu (45,59 kN).
Khi tải trọng thí nghiệm đạt đến 25 kN, độ trượt dọc giữa bê tông với tơn sóng được ghi nhận và tăng
nhanh đến 3 mm. Sau khi xảy ra hiện tượng trượt dọc giữa bê tơng với tơn sóng tại giá trị tải trọng thí
nghiệm 25 kN, tải trọng và độ võng đồng thời cùng tăng cho đến khi sàn bị phá hoại. Điều này đồng
nghĩa với việc ứng xử của sàn là phá hoại dẻo.
Thơng qua phân tích thực nghiệm-lý thuyết sự làm việc của sàn liên hợp, chúng ta thấy rằng ứng
xử chịu uốn của sàn trong thực thế phù hợp với lý thuyết tính tốn, thể hiện qua sự qua vị trí trục trục
hịa dẻo và ứng xử của sóng tơn. Đồng thời khi bố trí đủ liên kết chịu trượt, ứng xử của sàn được đặc
trưng bởi sự làm việc dẻo.
Tài liệu tham khảo
[1] EN 1994-1-1 (2004). Eurocode 4: Design of steel and concrete composite structures, part 1.1: General
rules and rules for building.
[2] Tuan, V. A. (2004). Steel-concrete composite structure: Slabs, beams and columns for buildings.
[3] American National Standards Institute/Steel Deck Institute (2017). ANSI/SDI C-2017 Standard for Composite Steel Floor Deck-Slabs.
[4] Mistakidis, E. S., Dimitriadis, K. G. (2008). Bending resistance of composite slabs made with thin-walled
steel sheeting with indentations or embossments. Thin-Walled Structures, 46(2):192–206.
[5] Marimuthu, V., Seetharaman, S., Jayachandran, S. A., Chellappan, A., Bandyopadhyay, T. K., Dutta, D.
(2007). Experimental studies on composite deck slabs to determine the shear-bond characteristic values
of the embossed profiled sheet. Journal of Constructional Steel Research, 63(6):791–803.
[6] Abdullah, R., Easterling, W. S. (2009). New evaluation and modeling procedure for horizontal shear bond
in composite slabs. Journal of Constructional Steel Research, 65(4):891–899.
[7] Gholamhoseini, A. (2018). Experimental and finite element study of ultimate strength of continuous
composite concrete slabs with steel decking. International Journal of Advanced Structural Engineering,
10(1):85–97.
[8] Abbas, H. S., Bakar, S. A., Ahmadi, M., Haron, Z. (2015). Experimental studies on corrugated steelconcrete composite slab. Journal of the Croatian Association of Civil Engineers, 67(2).
[9] Linh, N. N., Hiếu, N. T., Tân, N. N. (2018). Thí nghiệm thử tải đánh giá ứng xử chịu uốn của kết cấu sàn
nhịp đơn liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn SDI T-CD-2017. Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng
(KHCNXD) - ĐHXD, 12(7):34–44.

[10] Linh, N. N., Tân, N. N. (2019). Thực nghiệm so sánh sự làm việc và khả năng chịu lực của kết cấu sàn
liên hợp thép - bê tông nhịp đơn và nhiều nhịp chịu tải trọng tĩnh. Tạp chí Xây dựng, (5-2019):224–231.

32


Cường, N. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng

[11] Nhân, L. V. P., Đức Vinh, B., Đức Duy, H., Sơn, L. T., Tín, L. T. H. (2021). Ảnh hưởng của mức độ liên
kết kháng cắt đến ứng xử uốn của dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng liên kết kháng cắt dạng Perfobond:
Phương pháp thực nghiệm. Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 15(1V):37–47.
[12] Tuấn, V. A. (2013). Thiết kế tối ưu trọng lượng dầm liên hợp thép-bê tông sử dụng dầm thép I khơng đối
xứng. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 7(2):21–28.
[13] Kiên, N. T., Hiếu, N. T., Hồng, N. N. (2020). Phân tích sự làm việc của dầm liên hợp thép - bê tông
khoét lỗ bản bụng bằng phương pháp mô phỏng số. Tạp chí Xây dựng, 1:29–32.
[14] Bộ Khoa học Cơng nghệ Việt Nam (1993). Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ chịu nén.
[15] EN 1992-1-1 (2004). Eurocode 2: Design of concrete structures, part 1.1: General rules and rules for
building.
[16] JFE Metal Products & Engineer Inc. Deck plates for Composite Slab Structure QL Deck.
[17] Crisnel, M. (1996). Recent Developments in Steel/Concrete Composite Slabs. Structural Engineering
International, 6(1):41–41.

33