BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐINH THỊ NHƯ THẢO
ỨNG XỬ KHÁNG CHỌC THỦNG CỦA LIÊN KẾT
CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG
VÀ SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
CHUYÊN NGÀNH : CƠ KỸ THUẬT
MÃ SỐ : 62.52.01.01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng – 2019
Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. NGÔ HỮU CƯỜNG
2. PGS.TS. TRƯƠNG HOÀI CHÍNH
Phản biện 1: …………………………………………………...
…………………………………………………………………
Phản biện 2: …………………………………………………...
…………………………………………………………………
Phản biện 3: …………………………………………………...
…………………………………………………………………
Luận án được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ cấp Đại học
Đà Nẵng vào ngày …… tháng …… năm 2019.
Có thể tìm hiểu luận án tại:
− Thư viện Quốc gia Việt Nam.
− Trung tâm Thông tin − Học liệu và Truyền thông, Đại học Đà Nẵng.
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Trong những thập niên qua, kết cấu thép – bê tông liên hợp đã được
sử dụng ngày càng rộng rãi trong các công trình xây dựng dân dụng và
công nghiệp do có các ưu điểm nổi trội về mặt kết cấu và thi công. Công
trình sử dụng giải pháp kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực, độ cứng và
độ dẻo dai cao, đáp ứng tốt công năng sử dụng, có hiệu quả về kinh tế và
đảm bảo tính thẩm mỹ, đồng thời tăng cường khả năng chống cháy so với
kết cấu thép truyền thống.
Trong nhà nhiều tầng, chiều cao tầng, kích thước cột và nhịp của cấu
kiện là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế và công
năng sử dụng của công trình. Do đó, nhu cầu cần có một hệ kết cấu mới có
thể giảm chiều cao tầng, giảm kích thước cột, tăng nhịp cấu kiện, rút ngắn
thời gian thi công và tiết kiệm chi phí xây dựng là một điều hết sức cần
thiết. Hệ kết cấu cột ống thép nhồi bê tông (CFT - Concrete Filled steel
Tube) và sàn phẳng bê tông cốt thép (BTCT) là hệ kết cấu tương đối mới,
phù hợp với các tiêu chí trên và được mong đợi sẽ được áp dụng rộng rãi
trên thế giới trong tương lai gần. Tuy nhiên, dạng liên kết hiệu quả giữa
cột CFT và sàn phẳng BTCT cùng ứng xử kháng nén thủng của nó, là một
yếu tố then chốt trong việc đảm bảo khả năng chịu lực của hệ, vẫn chưa
được nghiên cứu đầy đủ và đang thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà
nghiên cứu. Đây cũng là lý do để tác giả chọn đề tài “Ứng xử kháng chọc
thủng của liên kết cột ống thép nhồi bê tông và sàn phẳng bê tông cốt
thép” để nghiên cứu.
Luận án đề xuất một chi tiết liên kết mới giữa sàn phẳng BTCT và
cột giữa CFT có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và phù hợp với điều kiện thi
công ở Việt Nam. Thông qua tính toán và mô phỏng sơ bộ, kích thước và
cấu tạo của các chi tiết liên kết sẽ được đề xuất. Ứng xử chịu cắt và khả
năng kháng nén thủng của liên kết kích thước thật sẽ được khảo sát thông
qua nghiên cứu thực nghiệm. Liên kết cũng sẽ được mô phỏng bằng phần
mềm phần tử hữu hạn ba chiều ABAQUS và độ tin cậy của kỹ thuật mô
phỏng sẽ được kiểm chứng qua việc so sánh với kết quả thực nghiệm.
2
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu đề xuất loại liên kết giữa sàn phẳng BTCT và cột giữa
CFT phù hợp và hiệu quả với điều kiện thi công của Việt Nam.
- Nghiên cứu ứng xử và khả năng kháng nén thủng của liên kết sàn
phẳng BTCT và cột giữa CFT được đề xuất bằng thực nghiệm và mô phỏng
số.
- Đề xuất công thức dự đoán khả năng kháng nén thủng của liên kết
sàn phẳng BTCT và cột giữa CFT.
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học
Ở Việt Nam, việc sử dụng cột CFT trong các công trình xây dựng
còn khá mới mẻ và chưa được phổ biến. Những kết quả thu được từ thí
nghiệm và mô phỏng trong nghiên cứu này sẽ góp phần bổ sung thêm
những luận điểm, kiến thức mới và là nguồn dữ liệu bổ ích phục vụ cho
những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.
Ý nghĩa thực tiễn
Hiện nay liên kết giữa sàn phẳng BTCT và cột CFT đã được nhiều
tác giả đề xuất và khảo sát để tìm hiểu ứng xử kết cấu và sự hiệu quả nhằm
phục vụ cho việc ứng dụng vào thực tiễn. Việc đề xuất một chi tiết liên kết
giữa sàn phẳng BTCT và cột giữa CFT có cấu tạo đơn giản nhưng hiệu
quả, phù hợp với điều kiện thi công tại Việt Nam sẽ là bước khởi đầu cho
việc nghiên cứu thêm các dạng liên kết khác để có thể phát triển giải pháp
kết cấu cột CFT – sàn phẳng BTCT cho công trình xây dựng. Đặc biệt, việc
xây dựng một mô hình số cho phép dự đoán khả năng chịu lực của liên kết
phù hợp với kết quả thực nghiệm là một điều cần thiết để có được kết quả
tin cậy trong việc áp dụng cho công tác thiết kế loại liên kết này trong thực
tiễn mà không cần thực hiện các thí nghiệm tốn kém và mất thời gian.
4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài.
- Đề xuất chi tiết liên kết giữa sàn phẳng BTCT và cột giữa CFT.
- Chế tạo liên kết và tiến hành đúc mẫu thí nghiệm.
- Thiết lập quy trình thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm.
3
- Xử lý, phân tích số liệu và đánh giá kết quả thí nghiệm.
- Mô phỏng số ứng xử của liên kết bằng phần mềm PTHH ba chiều
ABAQUS có xét tác động phi tuyến hình học và phi tuyến vật liệu.
- Kiểm chứng độ tin cậy của kỹ thuật mô phỏng qua việc so sánh kết
quả phân tích với kết quả thực nghiệm.
- Rút ra những kết luận, kiến nghị.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với mô phỏng số bằng
phần mềm phần tử hữu hạn ba chiều ABAQUS
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Ứng xử cắt thủng của liên kết sàn phẳng BTCT và cột giữa CFT.
Phạm vi nghiên cứu
- Sàn phẳng BTCT thường, không có ứng suất trước, không có lỗ
mở gần liên kết;
- Cột CFT nằm ở giữa, không phải cột ở biên hoặc góc;
- Không xét đến ứng xử chịu mômen đồng thời của liên kết do tải
ngang với trục cột gây ra;
- Chỉ tác động tải tĩnh đẩy dần, không phải là lực lặp lại hoặc tải
động.
7. Bố cục luận án
Nội dung của luận án gồm 126 trang A4 có bố cục như sau:
Mở đầu.
Chương 1: Tổng quan về cột CFT và liên kết với sàn phẳng BTCT.
Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm liên kết sàn phẳng BTCT và cột
CFT.
Chương 3: Phân tích sự làm việc của liên kết sàn phẳng BTCT và
cột CFT bằng phương pháp số.
Kết luận – Hướng phát triển.
8. Đóng góp chính của luận án
- Đề xuất một chi tiết liên kết mới giữa sàn phẳng BTCT và cột giữa
CFT đơn giản, dễ chế tạo và phù hợp với điều kiện thi công trong nước.