Luận án Dầm liên hợp thép bê tông với tiết diện dầm thép chìm trong bản sàn bê tông

N           (2.56) 49 Hình 2.14. Trục trung hòa dẻo đi qua lỗ mở bụng dầm, trong vùng chiều cao sóng tôn Hợp lực vùng nén được xác định theo công thức: c1 c2 c3 c4 ,x a1 a2 N( ) N N N N N N       (2.57) Với   wc4 ,x c t t t p cdN b 2t x a t h h 0,85 f      (2.58) Hợp lực vùng kéo được xác định theo công thức: a3 a4 a5 N( ) N N N    (2.59) Vị trí trục P.N.A được tính theo công thức: ( ) ( ) ( ) , a c1 c2 c3 a1 a2 t t p c wt cd N N N N 2 N N x a t h h b 2t 0 85 f            (2.60) Giá trị mô men bền dẻo của dầm liên hợp được xác định theo công thức: , , t t 2 pl Rd a a c2 c3 t pt t t t 2 c4 x a1 a2 t t ha a a M N h y N N t 2 2 2 2 2 hh t t hx a a N 2N 2N t 2 2 2 2 2 2 2 2                                                  (2.61) 2.2.4.6. Trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh đỡ tôn sóng định hình Trục trung hòa dẻo đi qua cánh giữa khi thỏa mãn điều kiện sau: c1 a a1 c2 a2 c3 c4 a a1 c2 a2 c3 c4 a3 c5 c1 N N 2N N 2N N N N 2N N 2N N N 2N kN N                (2.62) 50 Hình 2.15. Trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh đỡ tôn sóng định hình Hợp lực vùng nén được xác định theo công thức: (-)c1 c2 c3 c4 c5,x a1 a2 a3,x N( ) N N N N N N N N         (2.63) Trong đó     (-) c5,x b t t cd a3,x m b t t yd N b x a t h 0,85 f N b kb x a t h f          (2.64) Hợp lực vùng kéo được xác định theo công thức: 3, (+) 4 5( ) a x a aN N N N    (2.65) Với 3, (+) ( )( )a x m b t t m ydN b kb a t h t x f      (2.66) Vị trí trục P.N.A được tính theo công thức: ( ) , ( ) ( ) , , ( ) ( )( ) , ( ) a c1 c2 c3 c4 a1 a2 b cd m b yd b t t cd b cd m b yd m b t t yd b cd m b yd N N N N N 2 N N x kb 0 85 f 2 b kb f kb a t h 0 85 f kb 0 85 f 2 b kb f 2 b kb a t h f kb 0 85 f 2 b kb f                     (2.67) Giá trị mô men bền dẻo của dầm liên hợp được xác định theo công thức: 51 , , , (-) t t 2 pl Rd a a c2 c3 t t1 t t c4 t 2 t c5 x t t 2 a1 a2 t t t a3 x t ha a a M N h y N N t 2 2 2 2 2 h h ta x N h t kN 2 2 2 2 2 t ha a 2N 2N t 2 2 2 2 h tx 2N 2 2 2                                                                   (2.68) 2.2.4.7. Trục trung hòa dẻo đi qua bụng dưới của dầm thép Trục trung hòa dẻo đi qua bụng dưới của dầm thép khi thỏa mãn điều kiện sau: c1 a a1 c2 a2 c3 c4 a3 c5 a a1 c2 a2 c3 c4 a3 c5 a4 c6 c1 N N 2N N 2N N N 2N kN N 2N N 2N N N 2N kN 2N N N                    (2.69) Hình 2.16. Trục trung hòa dẻo đi qua đi qua bản bụng dưới của dầm thép Hợp lực vùng nén được xác định theo công thức:     (-) (-) w c1 c2 c3 c4 c5 c6 ,x a1 a2 a3 a4 ,x c6 ,x b t t m cd a4 ,x b t t m yd N N N N kN N N N N N N b x a t h t 0,85 f N 2t x a t h t f                    (2.70) Hợp lực vùng kéo được xác định theo công thức: , (+) , (+) w ( ) a4 x a5 a4 x b a b yd N N N 2t a h t x f      (2.71) 52 Vị trí trục P.N.A được tính theo công thức: w w w ( ) , ( ) , ( ) , a c1 c2 c3 c4 c5 a1 a2 a3 b cd b yd b t t m cd b t t m yd b cd b yd N N N N N kN 2 N N N x b 0 85 f 4t f b a t h t 0 85 f 4t a t h t f b 0 85 f 4t f                    (2.72) Giá trị mô men bền dẻo của dầm liên hợp được xác định theo công thức: , , , t t 2 pl Rd a a c2 c3 t t1 m c4 t 2 t c5 t t m t t t c6 x a1 t 2 m a2 t a3 t t a4 x t ha a a M N h y N N t 2 2 2 2 2 h ta a N h t kN h t 2 2 2 2 t h t tx a N 2N 2 2 2 2 2 2 h ta a 2N t 2N h t 2 2 2 2 2N                                                                                (-) m t tt h tx 2 2 2 2         (2.73) 2.2.4.8. Trục trung hòa dẻo đi qua cánh dưới của dầm thép Trục trung hòa dẻo đi qua cánh dưới của dầm thép khi thỏa mãn điều kiện sau: c1 a a1 c2 a2 c3 c4 a3 c5 a4 c6 N N 2N N 2N N N 2N kN 2N N          (2.74) Hợp lực vùng nén được xác định theo công thức: (-)c1 c2 c3 c4 c5 c6 a1 a2 a3 a4 a5,x N( ) N N N N kN N N N N N N            (2.75) Với (-)a5,x b t t m b yd N b ( x a t h t h ) f      (2.76) Hợp lực vùng kéo được xác định theo công thức: , (+) ( )a5 x b a ydN b a h x f   (2.77) Vị trí trục P.N.A được tính theo công thức: ( )b a yd c a b yd 2b a h f N N x 2b f     (2.78) 53 Hình 2.17. Trục trung hòa dẻo đi qua đi qua bản đi qua cánh dưới của dầm thép Giá trị mô men bền dẻo của dầm liên hợp được xác định theo công thức: , , a a a t pl Rd a c1 c2 a t 2 a t1 c3 t c4 t t 2 m a b a c5 b b c6 x b h a x h h tx x a M N y N N 2 2 2 2 2 2 2 h h h hx a x a N t N t h 2 2 2 2 2 2 2 2 t h a x h h a x kN h t N t 2 2 2 2                                                                      (2.79) 2.2.5. Xác định sức kháng cắt đứng, khả năng chịu uốn và cắt đồng thời của dầm liên hợp NDBeam 2.2.5.1. Sức kháng cắt đứng của dầm liên hợp Sức kháng cắt đứng của dầm liên hợp NDBeam được xác định tương tự như dầm liên hợp truyền thống, lực cắt đứng được coi như dầm thép chịu [23]. , yd pl Rd v f V A 3  (2.80) Trong đó: w w cos t 2 v t b b h A 2 t 2h t    (2.81) 2.2.5.2. Khả năng chịu uốn và lực cắt đồng thời Khi lực cắt tính toán VEd lớn hơn 50% khả năng chịu cắt Vpl,Rd thì khả năng chịu mô men uốn của dầm sẽ giảm đi theo công thức sau: 54 , , , 2 Ed Rd f Rd pl Rd pl Rd 2V M M M 1 1 V               (2.82) trong đó: M f,Rd là sức kháng mô men của tiết diện tính riêng với các bản cánh. 2.2.6. Xác định sức kháng trượt dọc và mức độ liên kết của dầm liên hợp NDBeam 2.2.6.1. Sức kháng trượt dọc của dầm NDBeam do chốt bê tông CD-iZ Phân tích tổng quan các nghiên cứu của nhiều tác giả về sức kháng chịu cắt của chốt bê tông cho thấy phần lớn sử dụng các chốt dạng lỗ tròn, đối với dầm NDBeam có tiết diện chốt dạng hình thang ngược và có 2 bản bụng dầm thép nên việc xác định sức kháng trượt dọc của chốt bê tông CD-iZ cần có nghiên cứu riêng. Chi tiết công thức tính sức kháng trượt dọc của dầm NDBeam được đề xuất ở chương 3. 2.2.6.2.Mức độ liên kết Mức độ liên kết chịu trượt dọc của dầm liên hợp NDBeam được xác định theo công thức (2.83). Nếu  ≥ 1, dầm có liên kết hoàn toàn và  < 1 dầm được xem là có liên kết không hoàn toàn.   ( ) ( ) , min ; ai ci L RdV N N       (2.83) trong đó: ,L RdV - là sức kháng trượt dọc của dầm. ( ) ai N   - là khả năng chịu lực của phần tiết diện thép nằm trong vùng kéo. ( ) ci N   - là khả năng chịu lực của phần bê tông trong vùng nén. 2.2.7. Độ võng của dầm liên hợp NDBeam 2.2.7.1. Độ cứng của dầm liên hợp NDBeam Độ cứng của dầm liên hợp NDBeam là EaI1, trong đó mô men quán tính 1I của tiết diện dầm liên hợp đối với trục trung hòa đàn hồi (E.N.A). Khoảng cách từ trọng tâm dầm liên hợp đến mặt dưới của dầm thép yc (Hình 2.18) xác định theo công thức sau: 55 " " ( ) ( ) ( ) '' ( ) ( ) ( ) '' ( ) ( ) ( ) ( ) '' t pt c1 a c2 a c3 a t c c a p m b c4 m b b c5 b b c6 b c a t t 2 m b b a1 a a2 a t a3 b b a4 b a5 c a h ht1 a A h A h A h t n 2 2 2 y A A n h t h1 A t h t A h t A t n 2 2 2 A A n t h t h t A h A h t A h t A t A 2 2 2 2 2 A A n                                       (2.84) Hình 2.18. Xác định trọng tâm dầm liên hợp Khoảng cách từ trọng tâm dầm thép đến mặt dưới của dầm thép y (Hình 2.18) xác định theo (2.26), ta có mô men quán tính 1I của tiết diện dầm liên hợp được xác định theo công thức sau: 56 " " t1 b ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 c1 c2 c3 c4 c5 c6 1 a a c 2 2c1 t a c c2 a c 2 2t 2 c3 a t c c4 m b c 2 2m b c5 b b c c6 b c I I I I I I I I A y y n A ta h y A h y n 2 2 h h A h t y A t h t y 2 2 t h A h t y A t y 2 2                                (2.85) trong đó: " 2n n - là tỷ số mô đun đàn hồi của thép và bê tông tính cho cả tải trọng ngắn hạn và dài hạn. 2.2.7.2. Độ võng dầm liên hợp Đối với dầm liên hợp đơn giản chịu tải trọng phân bố đều, trong trường hợp liên kết hoàn toàn, độ võng tại vị trí giữa nhịp được tính theo công thức: max 4 a 1 5 qL 384 E I   (2.86) trong đó: q - giá trị tổ hợp của tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên dầm; L - nhịp dầm. 2.2.8. Liên kết không hoàn toàn Đối với dầm liên hợp truyền thống có mức độ liên kết không hoàn toàn, theo EN 1994-1-1, cần phải tính đến sự suy giảm sức kháng mô men bền dẻo và sự gia tăng độ võng của dầm. Tuy nhiên đối với dầm liên hợp NDBeam, sự phá hoại của các chốt bê tông chịu cắt là sự phá hoại giòn (trình bày chi tiết trong chương 3) nên không để xảy ra trường hợp liên kết không hoàn toàn, nói cách khác giới hạn trong thiết kế tính toán dầm NDBeam, mức độ liên kết luôn đảm bảo là liên kết hoàn toàn. 2.3. Tóm lược chương 2  Trên cơ sở nghiên cứu sự làm việc của dầm liên hợp thép bê tông có chiều cao nhỏ đang được phát triển và ứng dụng trong thực tế hiện nay, dầm liên hợp NDBeam có dầm thép hộp với 2 bụng có lỗ mở hình thang chìm trong bản sàn bê tông đã được đề xuất. 57  Dầm NDBeam là một loại dầm mới, cần phải có các nghiên cứu cụ thể như tính toán dầm theo các trạng thái giới hạn chịu lực và trạng thái giới hạn sử dụng.  Vận dụng lí thuyết tính toán dầm liên hợp theo EN 1994-1-1, các công thức xác định các đặc trưng hình học của tiết diện dầm liên hợp có chiều cao nhỏ, xác định sức kháng mômen bền dẻo, sức kháng cắt đứng, sức kháng trượt dọc và độ cứng đã được thiết lập  Các công thức đã đề xuất sẽ là cơ sở để xây dựng quy trình thiết kế dầm liên hợp NDBeam sẽ được trình bày ở chương 4. 58 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ CỦA CHỐT BÊ TÔNG CHỊU TRƯỢT DỌC 3.1. Thí nghiệm đẩy của chốt bê tông CD-iZ 3.1.1. Vật liệu chế tạo mẫu 3.1.1.1. Thép kết cấu Thép chế tạo mẫu sử dụng vật liệu thép S235 có giới hạn chảy là 235 MPa. 3.1.1.2. Bê tông Bê tông chế tạo các mẫu push-out được lấy trong cùng một mẻ trộn để hạn chế sự biến động của vật liệu bê tông giữa các mẫu thí nghiệm. Sau đó được đúc mẫu bê tông để đánh giá kiểm chứng cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo ép chẻ thông qua thí nghiệm các mẫu vật liệu tiêu chuẩn. Các mẫu vật liệu bê tông hình trụ có đường kính 150mm và chiều cao 300mm được đúc cùng lúc với mẫu thí nghiệm push-out (Hình 3.1), được bảo dưỡng cùng điều kiện để đảm bảo đặc trưng cơ học có sự đồng nhất. Hình 3.1. Chế tạo mẫu vật liệu bê tông đồng thời với mẫu thí nghiệm Các mẫu vật liệu bê tông đủ điều kiện 28 ngày tuổi được tiến hành thí nghiệm nén dọc trục và kéo ép chẻ (Hình 3.2). 59 Hình 3.2. Thí nghiệm nén và ép chẻ mẫu bê tông Các nhóm mẫu thí nghiệm có một chốt bê tông T1G*, T1GW* và T1GT* được chế tạo từ vật liệu bê tông thường C25/30 (C25). Đối với nhóm mẫu thí nghiệm T1G, T2G, T3G, T3F, B3G và ND3G được chế tạo từ vật liệu bê tông thường C20/25 (C20). Kết quả thí nghiệm mẫu vật liệu bê tông để xác định cường độ chịu nén và kéo ép chẻ của bê tông C25 và C20 được thể hiện ở Bảng 3.1. Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm nén mẫu vật liệu bê tông C25 và C20 C25 M1 M2 M3 Giá trị tính Lực nén phá hoại mẫu trụ (kN) 676,0 569,2 548,4 569,2 Cường độ chịu nén trung bình của mẫu trụ fcm (MPa) 32,21 Cường độ chịu nén trung bình của mẫu lập phương - quy đổi (MPa) 38,65 Lực ép chẻ phá hoại (kN) 241,3 226,9 243,6 237,3 Cường độ chịu kéo ép chẻ fct (MPa) 3,36 C20 M1 M2 M3 Giá trị tính Lực nén phá hoại mẫu trụ (kN) 450,0 444,0 472,0 455,3 Cường độ chịu nén trung bình của mẫu trụ fcm (MPa) 25,77 Cường độ chịu nén trung bình của mẫu lập phương - quy đổi (MPa) 30,92 Lực ép chẻ phá hoại (kN) 194,0 214,0 207,0 205,0 Cường độ chịu kéo ép chẻ fct (MPa) 2,93 60 3.1.2. Mẫu thí nghiệm Để đánh giá được sự làm việc của chốt bê tông, các thông số ảnh hưởng đến sự làm việc của chốt như chiều dày bản bụng dầm thép, kích thước lỗ, cấp bền bê tông, ma sát tại bề mặt tiếp xúc và số lượng lỗ cũng như số lượng mặt cắt qua chốt các mẫu thí nghiệm đã được chế tạo và đặt tên. Ký hiệu đặt tên và mô tả thông số mẫu được ký hiệu như Hình 3.3 và Bảng 3.2. Hình 3.3. Ký hiệu đặt tên mẫu thí nghiệm Bảng 3.2. Mô tả các nhóm mẫu thí nghiệm STT Tên Kích thước lỗ Chiều dày bản thép Số lỗ Số mặt cắt Ma sát Bê tông 1 T1G* 190×120×88 6 1 1 Không C25 2 T1GT* 190×120×88 10 1 1 Không C25 3 T1GW* 250×180×88 6 1 1 Không C25 4 T1G 190×120×88 6 1 1 Không C20 5 T2G 190×120×88 6 2 1 Không C20 6 T3G 190×120×88 6 3 1 Không C20 7 T3F 190×120×88 6 3 1 Có C20 8 B3G 190×120×88 6 3 2 Không C20 9 ND3G 190×120×88 6 3 2 Không C20 Tất cả các mẫu thí nghiệm đều có phần bản sàn bê tông với vai trò như bản sàn trong dầm liên hợp. Để loại bỏ ma sát tại bề mặt tiếp xúc, phụ gia dầu tách khuôn 61 (PV Modding oil) đã được sử dụng để bôi cả trong và ngoài tiết diện thép kết cấu trước khi đổ bê tông. Mẫu thí nghiệm được đổ bê tông theo phương ngang giống như khi thi công dầm trên công trường. 3.1.2.1. Nhóm mẫu T1G*, T1GT*, T1GW* và T1G Hình 3.4. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm T1G, T1G* và T1GW Nhóm mẫu đều sử dụng tiết diện thép chữ  có một lỗ mở ở bản bụng, kích thước chi tiết của mẫu xem Hình 3.4 và Bảng 3.2. Cốp pha gỗ có chiều dày 30 mm đã được chế tạo, tiếp xúc với cuối bản thép  để loại bỏ sức kháng ép mặt ở cuối của bản thép. Các nhóm mẫu được chế tạo 3 mẫu giống nhau và được ký hiệu thêm chỉ số ở cuối là 1, 2 và 3. 3.1.2.2. Nhóm mẫu T2G Nhóm mẫu đều sử dụng tiết diện thép chữ  có hai lỗ mở ở bản bụng, kích thước chi tiết của mẫu xem Hình 3.5 và Bảng 3.2. Nhóm mẫu được chế tạo 3 mẫu giống nhau và được ký hiệu thêm chỉ số ở cuối là T2G1, T2G2 và T2G3. 62 Hình 3.5. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm T2G 3.1.2.3. Nhóm mẫu T3G và T3F Hình 3.6. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm T3 và hình ảnh cốp pha mẫu T1, T2 và T3 Nhóm mẫu đều sử dụng tiết diện thép chữ  có ba lỗ mở ở bản bụng, kích thước chi tiết của mẫu xem Hình 3.6 và Bảng 3.2. Trước khi đổ bê tông, mẫu T3F được vệ sinh theo phương pháp ST2, nhóm mẫu T3G được quét phụ gia dầu tách khuôn. Nhóm mẫu được chế tạo 3 mẫu giống nhau và được ký hiệu thêm chỉ số ở cuối là 1, 2 và 3. 63 3.1.2.4. Nhóm mẫu B3G Nhóm mẫu đều sử dụng tiết diện thép dầm thép rỗng, tại mỗi bên của bản bụng có ba lỗ mở, kích thước chi tiết của mẫu xem Hình 3.7 và Bảng 3.2. Nhóm mẫu được chế tạo 3 mẫu giống nhau và được ký hiệu thêm chỉ số ở cuối là B3G1, B3G2 và B3G3. Hình 3.7. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm B3G 3.1.2.5. Nhóm mẫu ND3G Nhóm mẫu đều sử dụng tiết diện thép dầm thép rỗng có có bản cánh giữa, tại mỗi bên của bản bụng có ba lỗ mở, kích thước chi tiết của mẫu xem Hình 3.8 và Bảng 3.2. Nhóm mẫu được chế tạo 3 mẫu giống nhau và được ký hiệu thêm chỉ số ở cuối là ND3G1, ND3G2 và ND3G3. 64 Hình 3.8. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm ND3G 3.1.3. Thí nghiệm 3.1.3.1. Nguyên tắc thí nghiệm - Thí nghiệm đẩy tuân theo quy định của Phụ lục B2 [23] được thực hiện để xác định sự làm việc của chốt bê tông. Mối quan hệ giữa tải trọng và sự trượt dọc tương đối giữa bản sàn bê tông và thép kết cấu được bộ ghi dữ liệu tự động TDS-530 ghi lại thông qua cảm biến lực đặt tại kích thủy lực và các cảm biến vị trí (LVDT) được bố trí tại trọng tâm của chốt. - Mặt trên dầm thép được phay nhẵn, hàn với mặt bích dày 20 mm để đảm bảo tải trọng luôn truyền đều lên phần thép kết cấu. Với mẫu thử B3G và ND3G có bố trí thêm gối bằng thép cho phần bê tông bên trong tiết diện rỗng. 3.1.3.2. Xác định sơ bộ sức kháng cắt của mẫu (tải trọng) thí nghiệm Do mẫu có khả năng phá hoại giòn do đó cần xác định sơ bộ tải trọng thí nghiệm. Sức kháng cắt của chốt bê tông có thể tham khảo các công thức từ (1.1) đến (1.14). Trong các công thức trên, công thức (1.10) của B.Y. Huo được thiết lập dựa trên thí nghiệm mà không kể đến sự ép mặt cuối bản thép; các mẫu thí nghiệm trong luận án có mô hình tương tự do vậy sơ bộ tải trọng thí nghiệm của các mẫu thí nghiệm sẽ xác định dựa trên công thức này, kết quả được trình bày trong Bảng 3.3. 65 Bảng 3.3. Sơ bộ tải trọng thí nghiệm của mẫu  STT Mẫu Ac (mm2) At (mm2) Af (mm2) fcu (MPa) fct (MPa)  (MPa) Số chốt n P (kN) 1 T1G* 528 13640 - 38,65 3,36 - 1 102 2 T1GW* 528 18920 - 38,65 3,36 - 1 128 3 T1GT* 880 13640 - 38,65 3,36 - 1 126 4 T1G 528 13640 - 30,92 2,93 - 1 84 5 T2G 528 13640 - 30,92 2,93 - 2 169 6 T3G 528 13640 - 30,92 2,93 - 3 253 7 T3F 528 13640 260320 30,92 2,93 0,2 3 305 8 B3G 528 13640 - 30,92 2,93 - 6 506 9 ND3G 528 13640 - 30,92 2,93 - 6 506 3.1.3.3.Sơ đồ thí nghiệm Hình 3.9. Sơ đồ và hình ảnh bố trí LVDT của mẫu ND3G Ba cụm cảm biến vị trí của mẫu thí nghiệm được bố trí ở các vị trí để có thể xác định được: sự lệch tâm của mẫu thí nghiệm (LVDT I1 đến I4), dịch chuyển tuyệt đối của dầm thép (LVDT I1 đến I4), dịch chuyển tương đối giữa dầm thép và 66 bản bê tông (LVDT I5 đến I10) và dịch chuyển ngang của cả mẫu thí nghiệm nói chung và chốt nói riêng (T1 đến T6). Các mẫu thí nghiệm có sơ đồ bố trí tương tự nhau, Hình 3.9 thể hiện sơ đồ bố trí các cảm biến vị trí của mẫu ND3G. 3.1.4. Kết quả thí nghiệm 3.1.4.1. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* Đường cong quan hệ giữa tải trọng và độ trượt của các từng mẫu được thể hiện ở Hình 3.10, giá trị lực tới hạn thí nghiệm được thể hiện ở Bảng 3.4. Giá trị trung bình của tải thí nghiệm phá hoại nhóm mẫu khá tương đồng với tải trọng dự kiến. Bảng 3.4. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* Nhóm mẫu Sức kháng trượt (kN) theo (1.10) [34] (Bảng 3.3) Tải phá hoại mẫu (kN) Hệ số biến động Mẫu số Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 2 3 T1G* 102 120 112 107 113 6,6 0,058 T1GW* 128 126 128 121 125 3,6 0,029 T1GT* 126 142 124 134 133 9,0 0,068 Chiều dày của bản bụng có ảnh hưởng lớn đến giá trị lực tới hạn, thể hiện qua lực nén tới hạn của nhóm T1GT* có giá trị trung bình lớn nhất. Khi diện tích lỗ mở tăng 1,39 lần tương ứng của nhóm mẫu T1GW* thì tải trọng phá hoại mẫu tăng lên 1,11 lần, như vậy kích thước lỗ mở có ảnh hưởng đến tải phá hoại mẫu, nhưng không theo tỷ lệ thuận. Giá trị độ trượt tối đa ứng với tải trọng phá hoại của các mẫu thí nghiệm được thể hiện ở Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm cho thấy cả ba nhóm mẫu đều có độ trượt dọc trung bình nhỏ hơn 1mm, do vậy các mẫu đều phá hoại giòn. 67 Bảng 3.5. Giá trị độ trượt của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* Nhóm mẫu Độ trượt (mm) Mẫu số Giá trị trung bình 1 2 3 T1G* 0.43 0.44 0.41 0.43 T1GW* 0.65 0.86 0.7 0.74 T1GT* 1.25 0.83 0.86 0.98 Hình 3.10. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* 68 3.1.4.2. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của mẫu T1G, T2G và T3G Đường cong quan hệ giữa tải trọng và độ trượt của từng mẫu được thể hiện ở Hình 3.11, giá trị lực tới hạn thí nghiệm được thể hiện ở Bảng 3.6. Giá trị trung bình của tải thí nghiệm phá hoại nhóm mẫu đều lớn hơn với tải trọng dự báo. Kết quả giá trị tải trọng thí nghiệm chịu sự ảnh hưởng rõ ràng khi tăng số lượng lỗ mở CD-iZ; cụ thể tải trọng phá hoại trung bình của nhóm mẫu 2 lỗ và 3 lỗ tăng tương ứng khoảng 173% và 241% so với nhóm mẫu 01 lỗ mở. 69 Bảng 3.6. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu T1G, T2G và T3G Nhóm mẫu Sức kháng trượt (kN) theo (1.10) [34] (Bảng 3.3) Tải phá hoại mẫu (kN) Hệ số biến động Mẫu số Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 2 3 T1G 84 124,6 93,9 111,2 109,9 15,4 0,140 T2G 169 185,2 193,2 191,3 189,9 4,2 0,022 T3G 253 281,2 256,5 256,6 264,8 14,2 0,054 Các giá trị độ trượt tối đa ứng với tải trọng phá hoại của các mẫu thí nghiệm T1G, T2G và T3G được thể hiện ở Bảng 3.7. Tương tự như các nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT*, ba nhóm mẫu đều có độ trượt dọc nhỏ hơn 1mm tức là các nhóm mẫu đều phá hoại giòn. Các nhóm mẫu với số lỗ mở ở bản bụng nhiều hơn có giá trị trung bình độ trượt nhỏ hơn tức là có độ cứng lớn hơn. Mức độ trượt dọc của chốt giảm khi số lượng lỗ tăng hay độ cứng của mẫu tăng khi số lượng chốt tăng lên. Bảng 3.7. Giá trị độ trượt của nhóm mẫu T1G, T2G và T3G Nhóm mẫu Độ trượt (mm) Mẫu số Giá trị trung bình 1 2 3 T1G 1.11 0.69 0.53 0.78 T2G 0.30 0.30 0.58 0.39 T3G 0.28 0.25 0.25 0.26 70 Hình 3.11. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu T1G, T2G và T3G 3.1.4.3. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của mẫu B3G và ND3G Đường cong quan hệ giữa tải trọng và độ trượt của các từng mẫu được thể hiện ở Hình 3.12, giá trị lực tới hạn thí nghiệm được thể hiện ở Bảng 3.8. Giá trị trung bình của tải thí nghiệm phá hoại nhóm mẫu đều lớn hơn với tải trọng dự kiến. Hai nhóm mẫu đều có độ trượt dọc nhỏ hơn 1mm, do vậy các mẫu đều phá hoại giòn. Nhóm mẫu ND3G có giá trị tải trọng phá hoại mẫu trung bình lớn hơn 5% so với nhóm B3G. 71 Hình 3.12. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu B3G và ND3G Bảng 3.8. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu B3G và ND3G Nhóm mẫu Sức kháng trượt (kN) theo (1.10) [34] (Bảng 3.3) Tải phá hoại mẫu (kN) Hệ số biến động Mẫu số Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 2 3 B3G 506 541,7 549,8 527,1 539,5 11,5 0,021 ND3G 560,4 551,7 587,7 566,6 18,8 0,033 3.1.4.4. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của mẫu T3F Đường cong quan hệ giữa tải trọng và độ trượt của các từng mẫu được thể hiện ở Hình 3.13, giá trị lực tới hạn thí nghiệm được thể hiện ở Bảng 3.9. Giá trị trung bình của tải thí nghiệm phá hoại nhóm mẫu lớn hơn với tải trọng dự kiến. Nhóm mẫu có độ trượt dọc nhỏ hơn 1mm, do vậy các mẫu phá hoại giòn. Nhóm mẫu T3F có giá trị tải trọng phá hoại mẫu trung bình lớn hơn 20,6% so với nhóm T3G do ảnh hưởng của lực ma sát giữa bê tông và thép. 72 Hình 3.13. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu T3F Bảng 3.9. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu T3F Nhóm mẫu Sức kháng trượt (kN) theo (1.10) [34] (Bảng 3.3) Tải phá hoại mẫu (kN) Hệ số biến động Mẫu số Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn 1 2 3 T3F 305 316,5 347,2 294,5 319,4 26,5 0,083 73 3.1.5. Phân tích kết quả thí nghiệm 3.1.5.1. Sự phá hoại của mẫu Hình 3.14. Hình ảnh phá hoại của nhóm mẫu thí nghiệm T1G* Hình 3.15. Hình ảnh phá hoại của nhóm mẫu thí nghiệm T1G, T2G và T3G Hình 3.16. Hình ảnh phá hoại của nhóm mẫu thí nghiệm B3G và ND3G 74 - Dựa trên kết quả thí nghiệm về giá trị trượt dọc và hình ảnh phá hoại các nhóm mẫu cho thấy các mẫu thí nghiệm sự phá hoại giống nhau với sự phát triển vết nứt của bản sàn từ vị trị đặt lực, sự phá hoại của mẫu là phá hoại giòn. - Các nhóm mẫu T1G, T2G và T3G có sự phá hoại giống nhau là có phần phẳng tại vị trí tiếp xúc với bản bụng dầm thép và bê tông bị gồ lên (lõm xuống) ở phần còn lại. Dựa trên kết quả thí nghiệm (Hình 3.11) và hình ảnh phá hoại của chốt bê tông CD-iZ (Hình 3.15) cho thấy có sự làm việc đồng thời giữa các chốt. - Hình 3.16 cho thấy sự phá hoại của nhóm mẫu B3G và ND3G tương đồng, sự có mặt của bản cánh giữa nằm phía trong tiết diện thép hộp của nhóm mẫu ND3G không ảnh hưởng đến hình dạng phá hoại chốt bê tông. 3.1.5.2. Cơ chế phá hoại của mẫu Hình 3.17. Hình ảnh phần bê tông và thép của mẫu T1G sau khi phá hoại Các nhóm mẫu đều có hình ảnh phá hoại của chốt CD-iZ rất giống nhau. Hình ảnh phần bê tông và thép của mẫu T1G sau khi phá hoại của mẫu T1G (Hình 3.17) đã được lựa chọn để phân tích. Có thể nhận thấy sự phá hoại của chốt chia ra làm ba phần rõ rệt. - Phần  ở góc nhọn của phần lỗ mở hình thang, bê tông của chốt ở trạng thái bị nén vụn và mịn. Phần bê tông mịn này vẫn còn bám chặt ở góc nhọn sau khi mẫu phá hoại. 75 - Phần , bê tông của chốt gần với vị trí ép mặt của bản thép với chốt khá khẳng. - Phần , phần bê tông còn lại của chốt có xu hướng lồi lên (lõm xuống) phụ thuộc vào cốt liệu bê tông. Như vậy, sự phá hoại của chốt bê tông CD-iZ sẽ do hai thành phần chính: nén không nở hông của bê tông tại diện tích tiếp xúc với bản thép thành lỗ và kéo ở phần bê tông còn lại. Sự phá hoại này rất phù hợp với các nghiên cứu của M. V Leskela và cộng sự [44], Huo B.Y và C. A. Mello [31], [34] và Hosseinpour và cộng sự [30]. Sơ đồ minh họa về dạng phá hoại của một chốt bê tông CD-iZ được thể hiện trong Hình 3.18. Cơ chế phá hoại cho thấy rằng vùng nén không đồng nhất ở cạnh trên của lỗ hình thang (phần  Hình 3.1