Khảo sát sự trượt tương đối giữa ống thép và bê tông đến khả năng chịu lực của cột ống thép nhồi bê tông chịu nén lệch tâm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS.. Trần Anh Thiện Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 26 tháng 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

PHẠM TRƯỜNG TÍN

KHẢO SÁT SỰ TRƯỢT TƯƠNG ĐỐI GIỮA ỐNG THÉP VÀ BÊ TÔNG ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỘT ỐNG THÉP NHỒI

BÊ TÔNG CHỊU NÉN LỆCH TÂM

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LU N VĂN THẠC S K THU T

Đà Nẵng - Năm 2015

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM M

Phản biện 1: PGS TS Trương Hoài Chính

Phản biện 2: TS Trần Anh Thiện

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày

26 tháng 12 năm 2015

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 ủa đề tài

tông/Concrete-filled steel tube (CFST

bêtông

[30]

[24]

[3,8,15]

[12]

- bê tông

[34]

[2]

[1]

2 M ứ

3 Đ ứ

)

4 P ứ

u lý thuy

c nghi m:

CHƯƠNG 1 ỔNG QUAN VỀ CỘ ỐNG HÉP NHỒI BÊ TÔNG (CFST)

KHÁI QUÁT VỀ CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG

1.1.

Khái niệm về cột ông thép nhồi bê tông

1.1.1.

H

ô ỗ

…

[2]

z z y y x x V z.Sd M y.Sd M z.Sd V y.Sd N x.Sd ng p i bê tông Hình 1.1 Cấu tạo cột ống thép nhồi bê tông Phân lo i cột ng thép nhồi bê tông 1.1.2 MỤC ĐÍCH, ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.2 M đ ứu 1.2.1. T

Độ ứu 1.2.2. K t c u CFST có nhi t tr t c u thép, k t c u bê tông, ho c k t c u bê tông c t thép M t s nh ng l i ích kinh t i khi s d ng c u ki n CFST p pha trong quá trình thi công, cái mà làm gi giá tr nhân công và v H a khi s d ng lo i k t c u này làm cho h khung nhà nh g n và nhẹ m t i tr ng tác d

v y s ti p t c làm gi m giá thành công trình

M t s h n ch m r ng vi c s d ng c a lo i c u ki n CFST là gi i h i v i s hi u bi t v ng x c a nó M t c u ki n CFST bao g m hai v t li u v i s khác nhau gi ng cong

ng su t-bi n d ng và ng x khác bi t rõ r t S a hai

v t li t ra m t bài toán khó trong vi nh thu c tính k t

h phá ho i ph n

l n ph thu c vào hình d ng, chi ng kính, b dày ng thép, thép Các thông s k t dính gi a hai m t

ti p xúc c a v t li u thép và bê tông, s giam hãm c a bê tông ng

do gi i h n t i tr ng c a các thi t b th nghi m và s c n thi t th c

hi n các th nghi m m t cách kinh t Cho dù các k t qu này có th

c suy lu n m các c t l c s d ng trong th c t v t câu h i và gây tranh cãi, m t dù nh ng nghiên c u g Nh t B u gi i quy t v quan

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁ BÀI OÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỐ

VÀ HỰC NGHI M

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN ĐỐI VỚI CỘT ỐNG 2.1.

THÉP NHỒI BÊ TÔNG

P rì ủ đ o của bài toán

2.1.1.

Xây dự ần tử cột ng 2.1.2.

thép nhồi bê tông

Hình 2.2 n

a)

b)

c)

c)

Hình 2.3 M ộ CFST c

(Hình 2.4) a, Thi t k b, M c,

Hình 2.4 ệ

KHẢO SÁ BÀI OÁN BẰNG HỰC NGHI M

2.2.

Thuộc tính vật liệu

2.2.1.

a Thử nghi xá định thuộc tính ống thép

M c l c dài 30 cm, b r ng kh o sát t 3-4 c c t ra t ng thép d nh làm c t thí nghi m

1 1

2 2

9 9

Sections: 1-1

2-2 9-9

1 strain gauge on concrete

2 strain gauges on steel

1 strain gauge on concrete

2 strain gauges on steel

Loaded frame

Concrete core

Steel tube

b Thử nghi xá định thuộc tính lõi bê tông:

nh thu c tính c a lõi bê tông, chúng ta ti n hành ch

t o m u gi c t M c ch t o b ng cách

l y chính ỡng h bê thi t k ta ti n hành làm các thí nghi nh thu c tính c a lõi bê tông

Hình 2.8 Mẫu lõi bê tông và mẫu lõi có ống thép b c quanh

K t qu nén m u bê tông có ng thép b p x 6 l n

k t qu ng t r ng kh u nén c a lõi bê tông hi u qu t nhi c b c trong v thép

c 100mmx50m chuy n v c a thép và 2 v c 10mmx90m dán các strai n v c nh i vào ng thép

Sau khi gia công v thép, ta ti n hành gia công chân c u

ng cho bê tông ph c v cho quá trình nh i bê tông d dàng và không b phân t s c trong kho ng 16 -18cm,

m b o t bê tông

Hình 2.16 Hình bê tông cột

b Thiết bị thí nghi m

Strain gauges:

Hãng s n xu t: Tokyo Sokki Kenkyujo.Co.,Ltd - Nh t b n

n d ng c a lõi bê tông và ng thép, ta dùng các c m

bi n d ng g i là Strain gauges Nguyên lý làm vi c c a các strain gauges là khi bi n d c sinh ra trên m u th và m t phi n

n tr c dán lên m n d c chuy n ti c a phi t n tr c a phi t

qu n tr s ch u 1 s bi i trong n tr Bi i này tỷ l chính xác bi n d ng

Data logger TDS-303:

Hãng s n xu t: Tokyo Sokki Kenkyujo.Co.,Ltd - Nh t b n TDS-303 là m t thi t b t c d li u t strain gause

LVDT – c m bi đ ển vị: model LDC 500C (Linear Variable Displacement Transducer)

M a c m bi D n v c a

c u ki ng c a t i tr u

c c k t qu chính xác và t t nh t thì vi u

tiên là ph i ch nh chính xác m t phẳng chuẩ m

t m t a chuẩn này không di chuy ng tuy i,

và công vi c c a ta là g n m u c a c m bi n lên k t c u

m t D ng c a t i tr ng thì có s i v trí c a c u ki n k t c u v m t n v ta

c

Load cell LCC11T030: hãng s n xu t: A&D, Nh t B n

Load cell là thi t b c m bi n l c ho ng d a trên nguyên

t c khi có t i tr ng ho c l ng lên thân load cell làm cho thân load cell b bi n d ng (giãn ho n t i s i chi u dài và ti t di n c a các s i kim lo i c n tr strain gauges dán trên thân loadcell d n m t s i giá tr c n tr strain gauges S i này d n t i s n á u

ra Các tín hi c thu l i và x lý thông qua ph n m m trên máy tính

c Lắp đặt thí nghi m

Vi c ti n hành m t cách cẩn th n t lúc b u ch t o n v thép

c dán vào m t trong c khi nh i bê tông thông qua

c t Sau khi dán strain gauges, ti n hành ki m tra l i ch c ch n r i m i hàn c a l i Do các strain gauges

là các thi t b n t , r t d h ng v i nhi cao sinh ra trong quá trình hàn n n khi hàn ph i có bi n pháp h nhi m b o cho các strain gauges v n ho ng t t

n v

nh i bê tông vào c t thông qua rãnh ch a sẵ c 10mmx90m c khi dán c n ph i làm s ch b m t bê tông, sau

Quá trình gia t c th c hi n theo m t quy trình cho sẵn v i

vi ng th i l c tác d ng theo Theo dõi quá trình ch u l c c a c n khi c c cho là b phá

ho i (chuy n v nh >5cm)

Hình 2.25 Hình nh cột trên hệ thống gia t i thí nghiệm

Hình 2.28 Cột sau khi gia t i

CHƯƠNG 3 PHÂN ÍCH KẾ QUẢ VÀ HẢO LUẬN

3.1 PHÂN ÍCH KẾ QUẢ VÀ HẢO LUẬN

Quá trình thí nghi m k t thúc khi chuy n v u c t quan sát

Hình 3.1 Hình nh so sánh k t qu gi a mô hình số và

mô hình thí nghiệm

k t qu mô ph ng sát v i th c t thí nghi i chúng ta ph các thông s u vào Tuy nhiên trên th c t ,

l c ma sát gi a b m t trong ng thép v i b m t lõi bê tông không

kh u này có ng r t l n k t qu bài toán kh t Trong lu c hi n gi i

bài toán lý thuy t b ng các phép th d n v i l t các giá tr h s

ma sát khác nhau, k t qu so sánh v i th c nghi xu t m t h

s ma sát g i th c t nh t (Hình 3.2)

Hình 3.2 Hệ số ma sát b m t ti p xúc gi a vỏ ống thép

v i lõi bê tông

Khi gia t i ta nh n th y ph n 1/3 chi u cao c t phía trên bi n

d ng r t l n so v i các v trí khác c a c c bi t t i v trí chi u cao kho ng 1,75m xu t hi n bi n d ng c c b V i c p l c 300kN, ta

Hình 3.4 Bi n dạng c a thép và l c tác dụng 200kN, 250kN, 300kN

Trong bi bi n d ng bê tông, ta nh n th y v i các c p l c

nh , c hai c u có bi n d bi n d ng c a ng thép (Hình 3.6, Hình 3.7, Hình 3.8) T c là lúc này gi a ng thép và lõi bê tông t n t i m t l c liên k t Có th nói lúc này bê tông và ng thép làm vi ng th p l c l

ng bi n d ng bê tông c a c còn theo bi n d ng v thép n a Ta nh n th y ph n bê tông có xu

ng tách ra kh i v thép V i l c càng l u này nh n th y

i v i c quan tr ng trong vi c gi ph n lõi bê tông khó tách r i v

Hình 3.6 Bi n dạng lõi bê tông v i l c 50kN, 100kN, 150kN

Hình 3.7 Bi n dạng lõi bê tông v i l c 200kN, 250kN, 300kN

Hình 3.8 So sánh chuyển v ống thép và bê tông

Kh o sát riêng t i v trí m t c t 1-1 nh c t, giá tr chuy n v

v thép chênh l ch r t l n l c nén gi a hai c t (Hình 3.9 i v i c n d ng th nh

u l c t

Hình 3.9 Chuyển v c a ống thép v i các cấp l c khác nhau tại m t

cắt 1-1

Hình 3.10 Quan hệ gi a chuyển v ỉnh cột - l c tác dụng

Hình 3.11 T a lõi bê tông, ống thép v i các bu lông

Phân tích m i quan h gi i c a lõi bê tông và v thép (Hình 3.12, Hình 3.13 i v i c

u ng su t trong c t x y ra

ch m Khi l c tác d n m t giá tr nh thì s t

x ng su t trong c m d n ỡng t u l c c a c t m c

t n v thân c t m t nh và không còn

kh u l c Nguyên nhân c a vi c gi m kh u l c c a

c t m t ng h i v thép, s t x y ra l

Hình 3.12 Quan hệ gi ối - ứng suất

Hình 3.13 Quan hệ gi ối - l c tác dụng, gi a ứng

suất - bi n dạng

Vai trò c t quan tr ng trong kh

ch u l c c a c t ng thép nh i bê tông Kh o sát trên mô hình v i các giá tr gi a ng su t v i s ng và kho ng cách hai bu lông cho ta

th c m i quan h gi a các giá tr ng th xu t

t k t ng và kho ng cách các bu lông

d ng 3 bu lông b trí trên cùng m

ch u l c v i kho u nhau 200 mm (Hình 3.14 )

Hình 3.14 Quan hệ gi a số ng, kho ng cách

hai bu lông v i ứng suất

3.2 NHẬN XÉ

Kh ng th i hai mô hình c t có và không có liên k t ch u

c t cho ta th y r ng vai trò quan tr ng c a liên k t ch u c t trong kh

u l c c a c t ng thép nh i bê tông Các liên k t ch u c t có tác d c liên k t gi a v thép và lõi bê tông làm gi m

s u l c

Trong th c t quá trình làm vi c c t ng thép nh i bê tông thì s

ng và v trí các bu lông ng Vi c t hóa s ng và kho ng cách các bu lông là c n thi t trong quá trình thi t k

K t qu thí nghi m cho g n sát v i k t qu mô hình ph n t h u

h n m t l n n a ki m ch n c a lý thuy t áp d ng

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

K ậ

Lu n hành nghiên c u kh o sát s i

gi a ng thép và bê tông trên c hai mô hình lý thuy t và th c nghi m K t qu cho th y t ng quan v quá trình làm vi c c a c t ng thép nh i bê tông trong c ng h

ng s i gi a ng thép và lõi bê tông c a c u ki n c t ng thép nh u ki n ch u nén l ch tâm K t qu cho th y s ng nh t nh n kh c c a c t ng thép nh i bê tông Kh xu i

ng và kho ng cách gi c t CFST làm vi c hi u qu Cho th y quá trình phân ph i l i ng su t và bi n d ng c a c ng h p c

o

D

12

K ị





25-35)% 