Luận án: Ứng xử kháng chọc thủng liên kết cột ống thép nhồi bê tông - sàn BTCT

i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC. i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. v DANH MỤC BẢNG. vi DANH MỤC HÌNH ẢNH.

vii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của luận án. Mục tiêu nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án.

Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Bố cục luận án.

Đóng góp chính của luận án. 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CỘT CFT VÀ LIÊN KẾT VỚI SÀN PHẲNG BTCT. Cột ống thép nhồi bê tông. Sàn phẳng bê tông cốt thép.

Liên kết của sàn phẳng BTCT và cột CFT. Ưu nhược điểm của các liên kết đã công bố của các tác giả. Khả năng kháng nén thủng của sàn phẳng BTCT theo các tiêu chuẩn hiện hành. 46 Chương 2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM LIÊN KẾT SÀN PHẲNG BTCT VÀ CỘT CFT.

Mô hình thí nghiệm. Thiết bị thí nghiệm. Tiến hành thí nghiệm và xử lý kết quả. 81 Chương 3 PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT SÀN PHẲNG BTCT VÀ CỘT CFT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ.

Giới thiệu về phần mềm ABAQUS. Các bài toán mô phỏng số của tác giả đã thí nghiệm. Áp dụng tính toán khả năng nén thủng cực hạn của mẫu S-02-M-V theo các tiêu chuẩn TCVN 5574:2012, EC2 và ACI 318-11. 122 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.

124 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa BTCT Bê tông cốt thép CFT Ống thép nhồi bê tông (Concrete-Filled steel Tube) TTGH Trạng thái giới hạn ACI Viện Bê tông Hoa Kỳ (American Concrete Institute) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam EC Tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocode) PTHH Phần tử hữu hạn vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thông số mẫu thí nghiệm chuỗi thứ 1 của Satoh và Shimazaki (2004) [37] .2: Thông số mẫu thí nghiệm chuỗi thứ 2 của Satoh và Shimazaki (2004) [37] .3: Thông số mẫu thí nghiệm chuỗi thứ 3 của Satoh và Shimazaki (2004) [37] .4: Thông số vật liệu mẫu thí nghiệm của Yan (2011) [44] .1: Số liệu của mẫu S-C-V và S-02-M-V.2: Danh mục các thiết bị thí nghiệm .3: Cấp phối bê tông B30 .4: Cường độ nén trung bình .5: Cường độ kéo chẻ trung bình .6: Lực nén thủng cực hạn của liên kết sàn phẳng BTCT − cột CFT và liên kết sàn phẳng − cột BTCT toàn khối .1: Các công thức xác định các thông số đặc trưng của vật liệu bê tông.2: Các thông số đặc trưng của vật liệu bê tông mô phỏng .3: Các dạng tương tác khi mô phỏng mẫu S-C-V .4: So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng mẫu S-C-V .5: Các dạng tương tác khi mô phỏng mẫu S-02-M-V .6: So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng mẫu S-02-M-V .7: So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng mẫu S-C-V và mẫu S-02- M-V .8: Kết quả tính toán lực kháng nén thủng cực hạn theo các tiêu chuẩn của mẫu S-02-M-V .9: Giá trị lực nén thủng mẫu S-C-V và S-02-M-V nghiên cứu thực nghiệm và tính toán theo các tiêu chuẩn. 122 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cấu tạo điển hình của cột ống thép nhồi bê tông .2: Cấu tạo cột CFT đặc [17] .3: Cấu tạo cột CFT mặt cắt rỗng [17] .4: Cấu tạo cột CFT được bọc BTCT [17] .5: Cấu tạo cột CFT được gia cường bằng cốt thép, cốt cứng (thép hình) và sườn tăng cứng [17] .6: Tòa nhà Fleet Place House [34] .7: Tòa nhà Queensberry House [34] .8: Tòa nhà Strong Building .9: Nén thủng sàn dạng hình côn với những góc 60o, 45o và 30o [31] .10: Dạng phá hoại mẫu thí nghiệm của Kinnuen và Nylander (1960) [25] .11: Sự hình thành tháp nén thủng theo thí nghiệm Kinnuen và Nylander [25] .12: Sự sụp đổ của cao ốc Sampoong-Hàn Quốc do phá hoại nén thủng [16] .13: Sự sụp đổ của chung cư 2000 Commonwealth Avenue, Boston, Massachusetts, Hoa kỳ do phá hoại nén thủng [24].14: Sự sụp đổ của căn hộ cao tầng Skyline Plaza ở Bailey’s Crossroad, Virginia, Hoa Kỳ do phá hoại nén thủng [38].15: Ba dạng phá hoại do nén thủng trong sàn phẳng BTCT − Menetrey (2002) [10].16: Cốt thép chịu cắt tại liên kết cột − sàn phẳng BTCT [10], [32] .17: Hệ cốt cứng chịu cắt − Corley và Hawkins (1968) [11] .18: Sử dụng các chốt chịu cắt của Elgabry và Gali (1987) [14] .19: Hệ băng kháng cắt của Pilakoutas và Li (2003) [36].20: Hệ liên kết chịu cắt “NUUL” của Subedi và Baglin (2003) [41] .21: Hình dạng phá hoại của liên kết “NUUL” khi bị nén thủng [41] .22: Chi tiết liên kết của Satoh và Shimazaki (2004) [37] .23: Mô hình thí nghiệm của Satoh và Shimazaki (2004) [37] .24: Mô hình thí nghiệm chuỗi số 2 của Satoh và Shimazaki (2004) [37] .25: Cấu hình vết nứt của mẫu Ps.26: Chi tiết mẫu thí nghiệm chuỗi số 3 của Satoh và Shimazaki (2004) [37] .27: Cấu hình vết nứt các mẫu chuỗi thí nghiệm thứ 3 [37] .28: Chi tiết liên kết của Su và Tian (2010) [40] .29: Cấu tạo mẫu thí nghiệm của Su và Tian (2010) [40] .30: Mô hình thí nghiệm của Su và Tian (2010) [40] .31: Quan hệ lực − chuyển vị đầu cột của mẫu SP1 [40] .32: Cấu tạo liên kết loại 1 của Yan (2011) [44] .33: Mẫu thí nghiệm liên kết loại 1 của Yan (2011) [44] .34: Cấu tạo liên kết loại 2 của Yan (2011) [44] .35: Mẫu thí nghiệm liên kết loại 2 của Yan (2011) [44] .36: Mô hình và công tác lắp đặt thí nghiệm của Yan (2011) [44] .37: Sơ đồ vị trí theo phương đứng của liên kết chịu cắt [44] .38: Mẫu thí nghiệm của Kim cùng cộng sự (2014) [23].39: Mô hình thí nghiệm của Kim cùng cộng sự (2014) [23] .40: Hình dạng tháp nén thủng các mẫu thí nghiệm của Kim cùng cộng sự (2014) [23].41: Chi tiết cấu tạo liên kết của Đào Ngọc Thế Lực cùng cộng sự (2017) [1], [3] .42: So sánh ứng xử bề mặt sàn ở cấp tải P=480 kN và đường cong tải trọng – chuyển vị từ ABAQUS và thí nghiệm của Đào Ngọc Thế Lực cùng cộng sự (2017) [1], [3] .43: Chi tiết cấu tạo liên kết của Nguyễn Quốc Nhật (2018) [2] .44: Vết nứt trên sàn tại cấp tải 400 kN mẫu thí nghiệm của Nguyễn Quốc Nhật [2].45: Sự phá hoại sàn tại cấp tải 440 kN mẫu thí nghiệm của Nguyễn Quốc Nhật [2].46: Chi tiết cấu tạo liên kết của Trần Phan Nhật (2018) [5] .47: Vết nứt đầu tiên tại cấp tải 43 kN mẫu thí nghiệm của Trần Phan Nhật [5] .48: Sự phá hoại sàn tại cấp tải 226 kN mẫu thí nghiệm của Trần Phan Nhật [5] .49: Tháp nén thủng theo TCVN 5574:2012 [4] .50: Tháp nén thủng theo Tiêu chuẩn Châu Âu EC2 [13] .51: Tháp nén thủng theo Quy phạm Hoa Kỳ ACI 318-11 [8] .1: Cấu tạo chi tiết của liên kết .2: Hình ảnh thực cấu tạo chi tiết cột, sườn, thép sàn của liên kết.3: Mặt bằng bố trí lớp thép trên mẫu S-C-V .4: Mặt bằng bố trí lớp thép dưới mẫu S-C-V .5: Mặt cắt A-A mẫu S-C-V .6: Mặt bằng bố trí lớp thép trên mẫu S-02-M-V .7: Mặt bằng bố trí lớp thép dưới mẫu S-02-M-V.8: Mặt cắt A-A mẫu S-02-M-V .10: Giai đoạn 1 − Cho liên kết chịu chuyển vị cưỡng bức đến giá trị mục tiêu H/140 .11: Giai đoạn 2 − Tiến hành gia tải đứng cho đến khi liên kết phá hoại do nén thủng .12: Cấu tạo hệ khung gia tải.13: Thí nghiệm nén và kéo chẻ mẫu bê tông .14: Quan hệ ứng suất – biến dạng của thép tấm .15: Quan hệ ứng suất – biến dạng của cốt thép sàn 14 .16: Mặt bằng lắp đặt chuyển vị kế cho mẫu S-C-V và S-02-M-V .17: Mặt đứng lắp đặt chuyển vị kế cho mẫu S-C-V và S-02-M-V .18: Sơ đồ lắp đặt cảm biến đo biến dạng của cốt thép lớp trên mẫu S-C-V .19: Sơ đồ lắp đặt cảm biến đo biến dạng của bê tông mẫu S-C-V .20: Sơ đồ lắp đặt cảm biến đo biến dạng của bê tông và cốt thép lớp trên mẫu S-02-M-V .21: Lắp đặt ván khuôn và cốt thép cho mẫu S-C-V .22: Đổ bê tông cho mẫu S-C-V .23: Lắp đặt ván khuôn và cốt thép cho mẫu S-02-M-V.24: Đổ bê tông cho mẫu S-02-M-V .25: Lắp đặt mẫu S-C-V vào khung gia tải .26: Lắp đặt mẫu S-02-M-V vào giá gia tải .27: Lắp đặt thiết bị gia tải cho mẫu S-C-V và S-02-M-V.28: Lắp đặt chuyển vị kế cho mẫu S-C-V .29: Lắp đặt chuyển vị kế cho mẫu S-02-M-V.30: Gắn cảm biến đo biến dạng của bê tông và cốt thép sàn cho mẫu S-C- V và mẫu S-02-M-V.31: Kết nối các dây cảm biến và chuyển vị kế vào data logger .32: Đường quan hệ lực − chuyển vị mẫu S-C-V .33: Đường quan hệ lực − biến dạng của cốt thép sàn mẫu S-C-V .34: Đường quan hệ lực − biến dạng của cốt thép sàn mẫu S-C-V .35: Đường quan hệ lực − biến dạng của bê tông sàn mẫu S-C-V.36: Hình dạng tháp nén thủng của mẫu S-C-V .37: Đường cong trễ lực – chuyển vị ngang đầu cột .38: Quan hệ lực – chuyển vị ngang đầu cột mẫu S-02-M-V .39: Đường quan hệ lực – chuyển vị mẫu S-02-M-V .40: Đường quan hệ lực − biến dạng của cốt thép sàn mẫu S-02-M-V .41: Đường quan hệ lực − biến dạng của bê tông sàn mẫu S-02-M-V .42: Hình dạng tháp nén thủng của của mẫu S-02-M-V .1: Một số loại phần tử trong thư viện của ABAQUS [7] .2: Hệ tọa độ của phần tử C3D8 trong ABAQUS [7] .3: Quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông khi chịu nén [6], [37] .4: Ảnh hưởng của chiều dài phần tử bê tông đến quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông khi chịu nén [22] .5: Quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông khi chịu kéo [22], [43] .6: Quan hệ ứng suất – bề rộng vết nứt của bê tông trong giai đoạn giảm bền theo các mô hình [12] .8: Ứng xử chịu nén của bê tông trong mô hình phá hoại dẻo [43] .9: Ứng xử chịu kéo của bê tông trong mô hình phá hoại dẻo [43] .10: Bề mặt chảy dẻo Lubliner và cộng sự (1989) [30] và Lee và Fenves (1998) của mô hình phá hoại dẻo [27] .11: Dạng tương tác “Tie” [7] .12: Sự hình thành điều kiện biên động học giữa các nút khi sử dụng tương tác “Embedded” với dung sai hình học giữa các nút [7].13: Ràng buộc về động học “kinematic coupling” [7].14: Ràng buộc dạng phân bố “distributing coupling” [7] .15: Sự tương tác “hard contact” giữa các nút của mặt phụ (slave surface) và mặt chính (master surface) [7].16: Quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông khi chịu nén .17: Quan hệ ứng suất – bề rộng vết nứt của bê tông khi chịu kéo .