Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Dầm liên hợp thép bê tông với tiết diện dầm thép chìm trong bản sàn bê tông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:172

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Dầm liên hợp thép bê tông với tiết diện dầm thép chìm trong bản sàn bê tông" trình bày tổng quan về kết cấu dầm liên hợp thép bê tông có chiều cao nhỏ; Nghiên cứu sự làm việc của dầm liên hợp thép bê tông NDBeam; Đánh giá ứng xử của chốt bê tông CD-iZ chịu trượt dọc; Xây dựng chương trình thiết kế dầm liên hợp NDBeam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Dầm liên hợp thép bê tông với tiết diện dầm thép chìm trong bản sàn bê tông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI HÀN NGỌC ĐỨC DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG VỚI TIẾT DIỆN DẦM THÉP CHÌM TRONG BẢN SÀN BÊ TÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 LUẬN ÁN TIẾN SỸ Hà Nội - Năm 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI HÀN NGỌC ĐỨC DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG VỚI TIẾT DIỆN DẦM THÉP CHÌM TRONG BẢN SÀN BÊ TÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. PGS. TS. Vũ Anh Tuấn 2. GS. TS. Phạm Văn Hội Hà Nội - Năm 2022
iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những nội dung trong Luận án Tiến sỹ “Dầm liên hợp thép bê tông với tiết diện dầm thép chìm trong bản sàn bê tông” là kết quả công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trình bày trong Luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác ngoài danh sách các công trình khoa học của nghiên cứu sinh liên quan đến Luận án. Hà nội, ngày 8/11/2022 Hàn Ngọc Đức
iv LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, Lãnh đạo Phòng Quản lý Đào tạo, Phòng Tổ chức Cán bộ, Ban chủ nhiệm Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp đã tạo điều kiện, hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận án. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc, sự kính trọng tới Hai người hướng dẫn khoa học của tôi, PGS. TS. Vũ Anh Tuấn và GS. TS Phạm Văn Hội. Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, Hai thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ, tạo các điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành Luận án. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô tại Bộ môn Công trình Thép - Gỗ, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội - nơi tôi học tập, nghiên cứu, và công tác trong những năm vừa qua. Tôi xin ghi nhận sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các nhà khoa học trong và ngoài Trường đã giúp tôi bổ sung, hoàn thiện Luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Cha Mẹ, những người đã sinh thành, nuôi dưỡng, giáo dục, và luôn ủng hộ tôi trên con đường đã lựa chọn. Xin cảm ơn Vợ và các con đã luôn ở bên cạnh chia sẻ, động viên, tạo động lực để tôi sớm hoàn thành Luận án. Xin tri ân người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, giúp đỡ tôi trong thời gian qua. Hàn Ngọc Đức
v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................iv MỤC LỤC ......................................................................................................................v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... xii DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ xvii DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ ................................................................. xix MỞ ĐẦU ........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................ 3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 3 4. Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn ........................................................................ 4 5. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................... 4 6. Những đóng góp mới của luận án ............................................................................ 5 7. Cấu trúc và nội dung luận án ................................................................................... 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG CÓ CHIỀU CAO NHỎ ................................................................................................... 7 1.1. Dầm liên hợp thép bê tông có chiều cao tiết diện nhỏ .......................................... 7 1.2. Liên kết chịu trượt dọc trong dầm liên hợp có chiều cao nhỏ ............................ 16 1.2.1 Nghiên cứu của H. P. Andrä cùng F. Leonhardt ............................................... 20 1.2.2 Nghiên cứu của E. C. Oguejiofor và M. U. Hosain .......................................... 21 1.2.3 Nghiên cứu của D. Kraus và O. Wurzer ........................................................... 22 1.2.4 Nghiên cứu của U. Yoshitaka và cộng sự ......................................................... 23
vi 1.2.5 Nghiên cứu của S. B. Medberry và B. M. Shahrooz......................................... 23 1.2.6 Nghiên cứu của S. Peltonen và M. V. Leskelä ................................................. 24 1.2.7 Nghiên cứu của S. Y. K. Al-Darzi và cộng sự .................................................. 24 1.2.8 Nghiên cứu của J.da.C. Vianna và cộng sự....................................................... 25 1.2.9 Nghiên cứu của J J. H. Ahn và cộng sự ............................................................ 26 1.2.10 Nghiên cứu của B.Y. Huo ............................................................................... 26 1.2.11 Nghiên cứu của M. Braun và cộng sự ............................................................. 28 1.2.12 Nghiên cứu của Emad và cộng sự ................................................................... 29 1.2.13 Nghiên cứu của Toi Limazie và Shiming Chen .............................................. 29 1.3. Tóm lược chương 1 ............................................................................................. 30 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG NDBEAM ......................................................................................................... 31 2.1. Đề xuất hình dạng tiết diện dầm liên hợp NDBeam ........................................... 31 2.1.1. Các yêu cầu của dầm liên hợp có chiều cao tiết diện nhỏ ............................... 31 2.1.2. Đề xuất hình dạng tiết diện dầm thép NDBeam. ............................................. 32 2.1.3. Đề xuất hình dạng tiết diện chốt bê tông trong dầm NDBeam ........................ 34 2.1.4. Đánh giá tiết diện dầm liên hợp NDBeam đề xuất. ......................................... 35 2.1.5. Giới hạn nghiên cứu của dầm liên hợp NDBeam ............................................ 37 2.2. Tính toán dầm liên hợp NDBeam ....................................................................... 38 2.2.1. Vật liệu ............................................................................................................. 38 2.2.1.1. Thép kết cấu .......................................................................................... 38 2.2.1.2. Cốt thép ................................................................................................. 38 2.2.1.3. Bê tông .................................................................................................. 38 2.2.2. Các giả thiết tính toán ...................................................................................... 39 2.2.3. Phân vùng bê tông và thép kết cấu của dầm liên hợp NDBeam ...................... 40
vii 2.2.3.1. Phân vùng bê tông ................................................................................. 40 2.2.3.2. Phân vùng thép kết cấu ......................................................................... 42 2.2.4. Sức kháng mô men bền dẻo dương của dầm liên hợp NDBeam ..................... 44 2.2.4.1. Trục trung hòa dẻo nằm phía trên bản cánh trên của dầm thép ............ 44 2.2.4.2. Trục trung hòa dẻo nằm trong bản cánh trên của dầm thép .................. 45 2.2.4.3. Trục trung hòa dẻo đi qua bụng dầm thép phía trên lỗ mở ................... 46 2.2.4.4. Trục trung hòa dẻo đi qua lỗ mở bụng dầm thép, phía trên mặt tôn sàn47 2.2.4.5. Trục trung hòa dẻo đi qua lỗ mở bụng dầm, trong vùng chiều cao sóng tôn .....................................................................................................................48 2.2.4.6. Trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh đỡ tôn sóng định hình .................. 49 2.2.4.7. Trục trung hòa dẻo đi qua bụng dưới của dầm thép ............................. 51 2.2.4.8. Trục trung hòa dẻo đi qua cánh dưới của dầm thép .............................. 52 2.2.5. Xác định sức kháng cắt đứng, khả năng chịu uốn và cắt đồng thời của dầm liên hợp NDBeam....................................................................................................... 53 2.2.5.1. Sức kháng cắt đứng của dầm liên hợp .................................................. 53 2.2.5.2. Khả năng chịu uốn và lực cắt đồng thời ............................................... 53 2.2.6. Xác định sức kháng trượt dọc và mức độ liên kết của dầm liên hợp NDBeam54 2.2.6.1. Sức kháng trượt dọc của dầm NDBeam do chốt bê tông CD-iZ .......... 54 2.2.6.2. Mức độ liên kết ..................................................................................... 54 2.2.7. Độ võng của dầm liên hợp NDBeam ............................................................... 54 2.2.7.1. Độ cứng của dầm liên hợp NDBeam .................................................... 54 2.2.7.2. Độ võng dầm liên hợp ........................................................................... 56 2.2.8. Liên kết không hoàn toàn ................................................................................. 56 2.3. Tóm lược chương 2 ............................................................................................. 56 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ CỦA CHỐT BÊ TÔNG CHỊU TRƯỢT DỌC58 3.1. Thí nghiệm đẩy của chốt bê tông CD-iZ .......................................................... 58 3.1.1. Vật liệu chế tạo mẫu......................................................................................... 58
viii 3.1.1.1. Thép kết cấu .......................................................................................... 58 3.1.1.2. Bê tông .................................................................................................. 58 3.1.2. Mẫu thí nghiệm ................................................................................................ 60 3.1.2.1. Nhóm mẫu T1G*, T1GT*, T1GW* và T1G ........................................ 61 3.1.2.2. Nhóm mẫu T2G .................................................................................... 61 3.1.2.3. Nhóm mẫu T3G và T3F ........................................................................ 62 3.1.2.4. Nhóm mẫu B3G .................................................................................... 63 3.1.2.5. Nhóm mẫu ND3G ................................................................................. 63 3.1.3. Thí nghiệm ....................................................................................................... 64 3.1.3.1. Nguyên tắc thí nghiệm .......................................................................... 64 3.1.3.2. Xác định sơ bộ sức kháng cắt của mẫu (tải trọng) thí nghiệm.............. 64 3.1.3.3. Sơ đồ thí nghiệm ................................................................................... 65 3.1.4. Kết quả thí nghiệm ........................................................................................... 66 3.1.4.1. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* ..............................................................................................................66 3.1.4.2. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của mẫu T1G, T2G và T3G ......... 68 3.1.4.3. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của mẫu B3G và ND3G ............... 70 3.1.4.4. Quan hệ giữa tải trọng và trượt dọc của mẫu T3F ................................ 71 3.1.5. Phân tích kết quả thí nghiệm ............................................................................ 73 3.1.5.1. Sự phá hoại của mẫu ............................................................................. 73 3.1.5.2. Cơ chế phá hoại của mẫu ...................................................................... 74 3.1.5.3. Ảnh hưởng của các tham số đến khả năng chịu trượt dọc của chốt...... 75 3.1.5.4. Ảnh hưởng của số lượng lỗ mở đến sự làm việc đồng thời .................. 77 3.1.5.5. Ảnh hưởng của số lượng bản bụng cắt qua chốt bê tông ...................... 78 3.1.5.6. Ảnh hưởng của bản cánh giữa trong nhóm mẫu ND ............................ 79 3.1.5.7. Ảnh hưởng của thành phần ma sát ........................................................ 80 3.2. Xác định sức kháng trượt dọc của chốt bê tông ............................................... 81 3.2.1. Đề xuất công thức xác định sức kháng cắt cho 01 chốt bê tông CD-iZ .......... 81
ix 3.2.1.1. Cơ sở thiết lập công thức ...................................................................... 81 3.2.1.2. Giá trị hệ số điều chỉnh ......................................................................... 82 3.2.1.3. Công thức đề xuất khả năng chịu lực trượt của một chốt bê tông ........ 86 3.2.2. Đánh giá công thức đề xuất với các công thức đã công bố của các tác giả khác87 3.2.2.1. So sánh kết quả tính toán theo lí thuyết với kết quả thí nghiệm của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* ................................................................ 87 3.2.2.2. So sánh kết quả tính toán theo lí thuyết với kết quả mô phỏng số ....... 88 3.2.3. Đề xuất công thức xác định sức kháng cắt của mẫu T có nhiều chốt .............. 92 3.2.4. Đề xuất công thức xác định khả năng chịu trượt dọc của dầm NDBeam ........ 93 3.3. Tóm lược chương 3 .......................................................................................... 93 CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ DẦM LIÊN HỢP NDBEAM VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA QUY TRÌNH THIẾT KẾ ............... 96 4.1. Quy trình thiết kế dầm liên hợp NDBeam ........................................................ 96 4.1.1 Bước 1 - Số liệu thiết kế.................................................................................... 96 4.1.2 Bước 2 – Thiết kế dầm NDBeam trong giai đoạn thi công .............................. 96 4.1.3 Bước 3 – Thiết kế dầm NDBeam trong giai đoạn liên hợp (giai đoạn sử dụng)96 4.2. Xây dựng chương trình thiết kế dầm liên hợp NDBeam (NDP) ...................... 97 4.2.1. Sơ đồ khối của chương trình ............................................................................ 97 4.2.2. Chương trình NDP ........................................................................................... 98 4.2.2.1. Các mô đun của chương trình NDP ...................................................... 98 4.2.2.2. Giao diện của chương trình NDP ....................................................... 99 4.3. Đánh giá độ tin cậy của quy trình thiết kế dầm NDBeam .............................. 100 4.3.1. Số liệu tính toán........................................................................................... 100 4.3.1.1. Kích thước hình học ......................................................................... 100 4.3.1.2. Vật liệu thép và bê tông .................................................................... 102 4.3.2. Tính toán theo chương trình NDP ............................................................... 103
x 4.3.3. Mô phỏng dầm liên hợp NDBeam bằng mô phỏng ABAQUS ................... 103 4.3.3.1. Mô hình vật liệu ................................................................................ 103 4.3.3.2. Lựa chọn dạng phần tử ..................................................................... 108 4.3.3.3. Mô phỏng dầm NDBeam .................................................................. 110 4.3.4. Đánh giá độ tin cậy của quy trình thiết kế đề xuất ...................................... 116 4.3.4.1. So sánh kết quả tính khả năng chịu uốn của dầm NDBeam ............. 116 4.3.4.2. So sánh kết quả tính độ võng của dầm NDBeam ............................. 117 4.4. Tóm lược chương 4 ........................................................................................ 118 KẾT LUẬN ................................................................................................................120 1. Kết luận ........................................................................................................... 120 2. Hướng phát triển tiếp theo của luận án........................................................... 121 TUYỂN TẬP CÁC BÀI BÁO CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN TRÊN CÁC TẠP CHÍ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH ...................... 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 123 PHỤ LỤC A. GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH ................................................... PL-1 A.1. Hộp thoại nhập dữ liệu hình học dầm .......................................................... PL-1 A.2. Hộp thoại nhập dữ liệu vật liệu .................................................................... PL-1 A.3. Hộp thoại nhập dữ liệu kích thước hình học tiết diện dầm thép .................. PL-2 A.4. Hộp thoại nhập dữ liệu nhập dữ liệu tôn sóng định hình ............................. PL-2 A.5. Hộp thoại nhập dữ liệu thông số hình học sàn bê tông ................................ PL-3 A.6. Hộp thoại nhập dữ liệu chốt bê tông ............................................................ PL-3 A.7. Hộp thoại nhập dữ liệu tải trọng ................................................................... PL-4 A.8. Hộp thoại nhập dữ liệu tổ hợp tải trọng........................................................ PL-4 A.9. Hộp thoại nhập giá trị giới hạn độ võng dầm ............................................... PL-5 A.10. Hộp thoại kết quả kiểm tra dầm trong giai đoạn thi công ............................ PL-5
xi A.11. Hộp thoại kết quả kiểm tra dầm trong giai đoạn liên hợp ............................ PL-5 PHỤ LỤC B. MÃ CHƯƠNG TRÌNH .................................................................. PL-7 B.1. Biến số .......................................................................................................... PL-7 B.2. Phân loại tiết diện ....................................................................................... PL-10 B.3. Xác định đặc trưng của tiết diện ................................................................. PL-14 B.4. Xác định bề rộng hiệu quả .......................................................................... PL-16 B.5. Xác định vị trí trục trung hòa đàn hồi và độ cứng của dầm liên hợp ......... PL-16 B.6. Xác định vị trí trục trung hòa dẻo và mô men bề dẻo dương ..................... PL-18 B.7. Xác định mức dộ liên kết ............................................................................ PL-21
xii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Các chữ cái Latin viết hoa A diện tích của tiết diện cấu kiện Aa diện tích tiết diện dầm thép hộp Ac diện tích nén của thành lỗ lên chốt bê tông Aa1 diện tích phần thép kết cấu (1) của dầm liên hợp NDBeam Aa2 diện tích phần thép kết cấu (2) của dầm liên hợp NDBeam Aa3 diện tích phần thép kết cấu (3) của dầm liên hợp NDBeam Aa4 diện tích phần thép kết cấu (4) của dầm liên hợp NDBeam Aa5 diện tích phần thép kết cấu (5) của dầm liên hợp NDBeam Ac1 diện tích vùng bê tông (1) của dầm liên hợp NDBeam Ac2 diện tích vùng bê tông (2) của dầm liên hợp NDBeam Ac3 diện tích vùng bê tông (3) của dầm liên hợp NDBeam Ac4 diện tích vùng bê tông (4) của dầm liên hợp NDBeam Ac5 diện tích vùng bê tông (5) của dầm liên hợp NDBeam Ac6 diện tích vùng bê tông (6) của dầm liên hợp NDBeam Av diện tích chịu cắt dầm thép At diện tích mặt cắt ngang chốt bê tông As diện tích tiết diện thanh thép qua lỗ mở COV Hệ số biến động CD-C lỗ mở chữ C CD-SL lỗ mở rãnh dài CD-Z lỗ mở hình thang CD-iZ lỗ mở hình thang ngược D chiều cao mẫu ép chẻ Ea mođun đàn hồi của thép kết cấu Ec mođun đàn hồi của bê tông Ecm mođun đàn hồi cát tuyến của bê tông có kể đến ảnh hưởng của các
xiii tác động ngắn hạn E.N.A. trục trung hòa đàn hồi FEA phân tích phần tử hữu hạn I1 mômen quán tính của dầm liên hợp NDBeam Ic1 mômen quán tính vùng bê tông (1) của dầm liên hợp NDBeam Ic2 mômen quán tính vùng bê tông (2) của dầm liên hợp NDBeam Ic3 mômen quán tính vùng bê tông (3) của dầm liên hợp NDBeam Ic4 mômen quán tính vùng bê tông (4) của dầm liên hợp NDBeam Ic5 mômen quán tính vùng bê tông (5) của dầm liên hợp NDBeam Ic6 mômen quán tính vùng bê tông (6) của dầm liên hợp NDBeam L nhịp dầm MplFEM mômen bền dẻo của dầm liên hợp theo mô phỏng ABAQUS Mpl,Rd mômen bền dẻo của dầm liên hợp MRd mômen bền dẻo suy giảm của dầm liên hợp Na1 sức kháng kéo (nén) phần thép (1) của dầm liên hợp NDBeam Na2 sức kháng kéo (nén) phần thép (2) của dầm liên hợp NDBeam Na3 sức kháng kéo (nén) phần thép (3) của dầm liên hợp NDBeam Na4 sức kháng kéo (nén) phần thép (4) của dầm liên hợp NDBeam Na5 sức kháng kéo (nén) phần thép (5) của dầm liên hợp NDBeam Nc1 sức kháng nén vùng bê tông (1) của dầm liên hợp NDBeam Nc2 sức kháng nén vùng bê tông (2) của dầm liên hợp NDBeam Nc3 sức kháng nén vùng bê tông (3) của dầm liên hợp NDBeam Nc4 sức kháng nén vùng bê tông (4) của dầm liên hợp NDBeam Nc5 sức kháng nén vùng bê tông (5) của dầm liên hợp NDBeam Nc6 sức kháng nén vùng bê tông (6) của dầm liên hợp NDBeam ND(a) dầm thép hộp loại a ND(b) dầm thép hộp loại b ND(c) dầm thép hộp loại c NDP chương trình thiết kế dầm liên hợp NDBeam
xiv NDBeam dầm liên hợp có chiều cao nhỏ đề xuất P tải trọng phá hoại mẫu thí nghiệm PRd sức kháng cắt của một chốt bê tông P.N.A. trục trung hòa dẻo R2 hệ số xác định SLS trạng thái sử dụng ULS trạng thái cực hạn Vpl,Rd sức kháng cắt đứng của dầm liên hợp Các chữ cái Latin viết thường a chiều dày lớp bê tông phía trên dầm thép hộp b bề rộng bb bề rộng bản cánh dưới dầm thép hộp bc khoảng cách giữa 2 đầu tôn sóng beff bề rộng hiệu quả của dầm liên hợp bf bề rộng bản cánh tiết diện dầm thép chữ I bm bề rộng dầm thép hộp gồm cả 2 cánh đỡ tôn sàn bt1 bề rộng cánh trên dầm thép hộp d đường kính lỗ mở d1 đáy lớn của lỗ mở hình thang ở bản bụng d2 đáy nhỏ của lỗ mở hình thang ở bản bụng fcd cường độ nén tính toán của bê tông fck cường độ nén đặc trưng của bê tông mẫu trụ fcm cường độ nén trung bình của bê tông mẫu trụ fcr ứng suất của bê tông tại thời điểm bị nứt fct cường độ chịu kéo của bê tông fctm cường độ chịu kéo trung bình của bê tông fcu cường độ nén đặc trưng của bê tông mẫu lập phương fsk giới hạn chảy dẻo của cốt thép fy giới hạn chảy của thép kết cấu
xv fyd cường độ tính toán của thép kết cấu h chiều cao hb chiều cao bụng dầm thép hộp phía dưới bản đỡ sàn hc chiều dày sàn bê tông phía trên sóng tôn hd chiều cao lỗ mở hp chiều cao sóng tôn hsc chiều cao bản thép trong bản bê tông ht chiều cao bụng dầm thép hộp phía trên bản đỡ sàn ht1 chiều cao lỗ mở hình thang trên bụng dầm thép hộp ht2 chiều cao phía trên lỗ mở hình thang của bụng dầm thép hộp hw chiều cao lỗ mở bản bụng hình thang k1 hệ số điều chỉnh, xét đến sự phá hoại nén vỡ của phần diện tích bê tông chịu nén ở phía trên k2 hệ số điều chỉnh, xét đến hình dáng tiết diện chốt bê tông kCD-iZ hệ số làm việc đồng thời giữa các chốt n số lượng chốt tính toán trong mẫu n” tỷ số mô đun đàn hồi của thép và bê tông tính cho cả tải trọng ngắn hạn và dài hạn q tải trọng phân bố trên dầm tb chiều dày cánh dưới dầm thép hộp tm chiều dày bản cánh đỡ tôn sàn tt chiều dày cánh trên dầm thép hộp tsc chiều dày bản thép trong bản bê tông tw chiều dày bụng dầm thép tiếp xúc với chốt bê tông hình thang twb chiều dày bụng dưới dầm thép hộp twt chiều dày bụng trên dầm thép hộp n số lượng lỗ mở trên bản thép x khoảng cách từ mặt trên dầm liên hợp đến vị trí trục trung hòa dẻo y khoảng cách từ mặt dưới của cánh dưới dầm thép đến trọng tâm
xvi dầm thép z chiều cao vùng chịu nén cục bộ đảm bảo cân bằng ứng suất Các chữ cái Hy Lạp  hệ số thực nghiệm xác định khả năng chịu lực của chốt bê tông  chuyển vị đứng của dầm c giá trị biến dạng do nén của bê tông cr giá trị biến dạng của bê tông tại thời điểm bị nứt t giá trị biến dạng do kéo của bê tông u giá trị biến dạng của thép tại thời điểm bị kéo đứt γc hệ số an toàn riêng phần của bê tông γM hệ số an toàn riêng phần của thép kết cấu  mức độ liên kết chịu trượt dọc của dầm liên hợp  đường kính cốt thép  độ nhớt  góc nghiêng bụng dầm thép so với phương đứng c trọng lượng riêng của bê tông b0 cường độ chịu nén một trục của bê tông c0 cường độ chịu nén hai trục của bê tông t ứng suất kéo bê tông y ứng suất kéo bê tông theo phương y z ứng suất nén bê tông theo phương z  góc phá hủy
xvii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Đặc điểm của các loại dầm thép SF, ASBs, USFB, DELTABEAM..........9 Bảng 2.1 Đặc điểm của tiết diện dầm liên hợp NDBeam đề xuất ............................37 Bảng 2.2 Các đặc trưng cơ học của bê tông theo [20] ..............................................39 Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm nén mẫu vật liệu bê tông C25 và C20 .......................59 Bảng 3.2. Mô tả các nhóm mẫu thí nghiệm ..............................................................60 Bảng 3.3. Sơ bộ tải trọng thí nghiệm của mẫu  ......................................................65 Bảng 3.4. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* ..................66 Bảng 3.5. Giá trị độ trượt của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* ......................67 Bảng 3.6. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu T1G, T2G và T3G ..............................69 Bảng 3.7. Giá trị độ trượt của nhóm mẫu T1G, T2G và T3G ...................................69 Bảng 3.8. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu B3G và ND3G ....................................71 Bảng 3.9. Giá trị lực tới hạn của nhóm mẫu T3F .....................................................72 Bảng 3.10. So sánh kết quả của các nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* .............76 Bảng 3.11. So sánh kết quả của các nhóm mẫu T1G, T2G và T3G .........................77 Bảng 3.12. So sánh kết quả của các nhóm mẫu T3G và B3G ..................................78 Bảng 3.13. Đặc trưng hình học, đặc trưng vật liệu và tải trọng phá hoại các mẫu ...83 Bảng 3.14. Kết quả khảo sát theo tw và D .................................................................85 Bảng 3.15. Kết quả tính  .........................................................................................86 Bảng 3.16. Đánh giá công thức tính khả năng chịu cắt của một chốt bê tông ..........87 Bảng 3.17. Kết quả so sánh lực đẩy thí nghiệm với các giá trị lí thuyết ..................88 Bảng 3.18. So sánh kết quả tính theo (3.12) và FEA với chốt có đường kính 100mm, chiều dày bụng thép 8.6mm. .......................................................................89 Bảng 3.19. So sánh kết quả tính theo (3.12) và FEA với chốt có đường kính 150mm, chiều dày bụng thép 8.6mm. .......................................................................90 Bảng 3.20. So sánh kết quả tính theo (3.12) và FEA với chốt có đường kính 200mm, chiều dày bụng thép 9.9mm. .......................................................................91 Bảng 3.21. Đánh giá công thức tính khả năng chịu cắt của mẫu T nhiều chốt .........92
xviii Bảng 3.22. Đánh giá công thức tính khả năng chịu trượt của dầm NDBeam ...........93 Bảng 4.1 Các kích thước dầm liên hợp NDBeam ...................................................101 Bảng 4.2 Các đặc trưng vật liệu dầm NDBeam ......................................................102 Bảng 4.3. Kết quả tính toán theo NDP ....................................................................103 Bảng 4.4. Các thông số mô hình CDP ....................................................................112 Bảng 4.5 Mômen bền dẻo và vị trí trục trung hòa dẻo P.N.A ................................116 Bảng 4.6. Các thông số tính toán độ võng của dầm NDBeam................................117
xix DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Hình 0.1 Dầm liên hợp thép bê tông truyền thống ......................................................1 Hình 0.2. Cấu tạo dầm liên hợp thép bê tông có chiều cao nhỏ .................................2 Hình 1.1. Ý tưởng của dầm thép nằm chìm trong bản sàn bê tông [29] .....................7 Hình 1.2. Một số giải pháp dầm sàn có chiều cao nhỏ [43] ........................................8 Hình 1.3. Một số tiết diện dầm thép áp dụng cho dầm liên hợp có chiều cao nhỏ ...10 Hình 1.4. Dầm iTECH ..............................................................................................11 Hình 1.5. Dầm TEC ..................................................................................................11 Hình 1.6. Dầm TT .....................................................................................................13 Hình 1.7. Dầm NW ...................................................................................................15 Hình 1.8. Dầm RH ....................................................................................................15 Hình 1.9. Các loại liên kết chịu cắt trong kết cấu dầm liên hợp (đơn vị: mm)[36] ..17 Hình 1.10. Chi tiết mẫu thí nghiệm đẩy [57] ............................................................18 Hình 1.11. Mô hình, hình chiếu và thông số của thí nghiệm đẩy [64] .....................19 Hình 1.12. Thành phần ảnh hưởng đến sức kháng cắt của chốt bê tông ..................20 Hình 1.13. Kích thước hình học, sơ đồ và mối quan hệ lực-trượt dọc [64] ..............20 Hình 1.14. Lực tác dụng lên chốt bê tông [42] .........................................................22 Hình 1.15. Diện tích tiết diện phần chịu nén và phần chịu kéo của chốt [32] ..........28 Hình 2.1. Hình dạng tiết diện dầm thép NDBeam đề xuất .......................................32 Hình 2.2. Các kích thước chính của tiết diện dầm thép ND(b) .................................33 Hình 2.3. Một số hình dạng lỗ của chốt bê tông .......................................................34 Hình 2.4. Cấu tạo tôn sàn sườn mở ...........................................................................34 Hình 2.5. Các kích thước chính của tiết diện dầm liên hợp NDBeam ......................35 Hình 2.6. Mô hình 3D dầm liên hợp có chiều cao nhỏ NDBeam .............................36 Hình 2.7. Chiều cao của dầm NDBeam so với dầm liên hợp truyền thống ..............36 Hình 2.8. Phân vùng bê tông của dầm liên hợp NDBeam ........................................41 Hình 2.9. Phân vùng thép kết cấu của dầm liên hợp NDBeam.................................43 Hình 2.10. Trục trung hòa dẻo nằm phía trên bản cánh trên của dầm thép ..............45
xx Hình 2.11. Trục trung hòa dẻo nằm trong bản cánh trên dầm thép ..........................46 Hình 2.12. Trục trung hòa dẻo đi qua bụng của dầm thép phía trên lỗ mở ..............47 Hình 2.13. Trục trung hòa dẻo đi qua lỗ mở bụng dầm, phía trên mặt tôn sàn ........48 Hình 2.14. Trục trung hòa dẻo đi qua lỗ mở bụng dầm, trong vùng chiều cao sóng tôn ..............................................................................................................................49 Hình 2.15. Trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh đỡ tôn sóng định hình ....................50 Hình 2.16. Trục trung hòa dẻo đi qua đi qua bản bụng dưới của dầm thép ..............51 Hình 2.17. Trục trung hòa dẻo đi qua đi qua bản đi qua cánh dưới của dầm thép ...53 Hình 2.18. Xác định trọng tâm dầm liên hợp ............................................................55 Hình 3.1. Chế tạo mẫu vật liệu bê tông đồng thời với mẫu thí nghiệm ...................58 Hình 3.2. Thí nghiệm nén và ép chẻ mẫu bê tông ....................................................59 Hình 3.3. Ký hiệu đặt tên mẫu thí nghiệm ................................................................60 Hình 3.4. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm T1G, T1G* và T1GW ............................61 Hình 3.5. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm T2G.........................................................62 Hình 3.6. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm T3 và hình ảnh cốp pha mẫu T1, T2 và T3 ...................................................................................................................................62 Hình 3.7. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm B3G ........................................................63 Hình 3.8. Bản vẽ chế tạo mẫu thí nghiệm ND3G .....................................................64 Hình 3.9. Sơ đồ và hình ảnh bố trí LVDT của mẫu ND3G ......................................65 Hình 3.10. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu T1G*, T1GW* và T1GT* ...................................................................................................................................67 Hình 3.11. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu T1G, T2G và T3G ...........70 Hình 3.12. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu B3G và ND3G ................71 Hình 3.13. Quan hệ tải trọng và độ trượt của nhóm mẫu T3F ..................................72 Hình 3.14. Hình ảnh phá hoại của nhóm mẫu thí nghiệm T1G* ..............................73 Hình 3.15. Hình ảnh phá hoại của nhóm mẫu thí nghiệm T1G, T2G và T3G..........73 Hình 3.16. Hình ảnh phá hoại của nhóm mẫu thí nghiệm B3G và ND3G ...............73 Hình 3.17. Hình ảnh phần bê tông và thép của mẫu T1G sau khi phá hoại..............74 Hình 3.18. Sơ đồ minh họa về dạng phá hoại của một chốt bê tông CD-iZ .............75