Thí nghiệm thử tải đánh giá ứng xử chịu uốn của kết cấu sàn nhịp đơn liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn sdi T - Cd - 2017

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018. 12 (7): 34–44
THÍ NGHIỆM THỬ TẢI ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ CHỊU UỐN
CỦA KẾT CẤU SÀN NHỊP ĐƠN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG THEO
TIÊU CHUẨN SDI T-CD-2017
Nguyễn Ngọc Linha, Nguyễn Trung Hiếua, Nguyễn Ngọc Tâna,∗
aKhoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng,
55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 27/08/2018, Sửa xong 30/11/2018, Chấp nhận đăng 30/11/2018
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, hai mẫu kết cấu sàn liên hợp nhịp đơn với tỷ lệ 1:1 có các kích thước thực tế 4500 × 900
× 140 mm đã được chế tạo trong phòng thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm thử tải để kiểm tra sự làm việc theo
các trạng thái giới hạn về độ bền và sử dụng. Thí nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn SDI T-CD-2017 của
Viện kết cấu thép Hoa Kỳ. Những kết quả thu được ở các trạng thái giới hạn về cường độ và trạng thái giới hạn
về biến dạng cho thấy khả năng chịu lực của hai sàn thí nghiệm gần với tải trọng gây trượt giữa tấm tôn và bê
tông. Giá trị tải trọng ở thời điểm này chỉ bằng khoảng 46,8% đến 53,8% so với tải trọng giới hạn gây phá hoại
mẫu. Trong trường hợp này, đối với kết cấu sàn liên hợp nhịp đơn, việc bố trí cốt thép chịu mô men âm ở các
gối tựa có ảnh hưởng không nhiều đến khả năng chịu lực của sàn, tuy nhiên trong điều kiện làm việc thực tế có
thể xem xét để hạn chế tình trạng nứt trên kết cấu công trình.
Từ khoá: sàn liên hợp thép – bê tông, nhịp đơn, khả năng chịu lực giới hạn, độ bền chống trượt, vết nứt bê tông.
LOADING TEST FOR ASSESSING BENDING BEHAVIOR OF COMPOSITE STEEL DECK-SLABS OF
SIMPLE SPAN ACCORDING TO SDI T-CD-2017 STANDARD
Abstract
In this study, two testing slabs in steel-concrete composite of simple span were cast in the laboratory with the
scale 1:1 having real dimensions 4500 × 900 × 140 mm. The loading test according to the american standard
SDI T-CD-2017 of Steel Deck Institute (US) was carried out on these slabs to control the bending behavior
in the ultimate limit state and the service limit state. The results obtained in the limit state design show that
the load-carrying capacity of two testing slabs is pratically similar to the applied load at which debonding or a
slip relative displacement between the steel decking and the concrete. This load value is equal to about 46.8%–
53.8% of the ultimate load-carrying capacity corresponding to the failure of the testing slabs. In this case study,
the disposition of negative reinforcements for composite steel deck-slabs of simple span affect slightly on the
bending capacity. However, it is possible to use negative reinforcements in order to limit the concrete cracking
on the composite steel deck-slabs in real working conditions.
Keywords: composite steel deck-slabs, simple span, ultimate load-carrying capacity, shear bond resistance,
concrete craking.
https://doi.org/10.31814/stce.nuce2018-12(7)-04 c© 2018 Trường Đại học Xây dựng (NUCE)
1. Mở đầu
Hệ sàn liên hợp thép - bê tông có sử dụng tấm tôn (deck slab) là sự kết hợp giữa các tấm tôn định
hình dập nguội và một bản sàn bê tông cốt thép được chế tạo tại hiện trường. Tấm tôn định hình ngoài
∗Tác giả chính. Địa chỉ e-mail: tannn@nuce.edu.vn (Tân, N. N.)
34
Tân, N. N. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
chức năng làm cốt thép chịu lực của sàn, nó còn có vai trò thay thế cốt pha trong quá trình thi công.
Các dạng tấm tôn có bề mặt được tạo nhám bằng các gờ chìm, nổi làm tăng khả năng chịu lực trượt
dọc giữa tôn với phần tấm đan bê tông trong quá trình làm việc liên hợp. Chiều dày của tấm tôn định
hình từ 0,75 mm đến 1,50 mm, thường dùng từ 0,75 mm đến 1,00 mm. Chiều cao thông thường của
sườn tôn từ 40 mm đến 80 mm. Để chống ăn mòn, các tấm tôn được mạ kẽm trên hai mặt. Việc dập
nguội là một quá trình tạo hình liên tục tạo ra sự biến cứng nguội của thép, và do vậy cường độ trung
bình của vật liệu được tăng lên. Giới hạn đàn hồi của vật liệu tấm tôn có thể đạt tới 300 N/mm2 [1].
Kết cấu sàn liên hợp thép – bê tông đã được sử dụng khá phổ biến ở các nước phát triển như Mỹ,
Anh, Pháp, Nhật Bản, Úc. . . đối với nhiều loại công trình xây dựng, trong đó có các công trình công
nghiệp, các công trình nhà cao tầng, và công trình cơ sở hạ tầng. Ở Việt Nam, kết cấu sàn liên hợp là
loại kết cấu bắt đầu được áp dụng khá phổ biến. Theo tìm hiểu, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu
về loại hình kết cấu này, mặc dù nhiều nước đã ban hành các tiêu chuẩn thiết kế, tính toán kết cấu. Tuy
nhiên, với kết cấu sàn liên hợp như đã trình bày trên vẫn tiếp tục có những nghiên cứu thực nghiệm,
trong đó có nhiều nghiên cứu mang tính kiểm chứng lý thuyết trước đó được tiến hành trong thời gian
gần đây như: nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của ma sát tới khả năng độ bền chống trượt của
sàn liên hợp [2]; nghiên cứu thực nghiệm về khả năng chịu lực của sàn liên hợp thép – bê tông với hệ
số m-k [3, 4]; nghiên cứu thực nghiệm đối với sàn liên hợp thép bê tông và so sánh với kết quả mô
phỏng [5, 6]; nghiên cứu thực nghiệm về liên kết chịu cắt trong sàn liên hợp [7, 8]; nghiên cứu thực
nghiệm trên sàn bê tông với tôn sóng định hình [9]; nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử chịu cắt của
sàn liên hợp theo Eurocode 4 [10]; nghiên cứu phân tích số và thực nghiệm trên sàn liên hợp thép - bê
tông [11].
Ở nước ta hiện chưa có tiêu chuẩn tính toán thiết kế cho dạng kết cấu này, việc tính toán chủ yếu
dựa theo một số tiêu chuẩn của nước ngoài như tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 4 [12], tiêu chuẩn SDI
C-2017 [13] của Viện kết cấu thép Hoa Kỳ. Tuy nhiên, việc tính toán thiết kế theo tiêu chuẩn nước
ngoài thường thiếu sự kiểm chứng bằng thực nghiệm được tiến hành theo điều kiện thí nghiệm trong
nước. Bên cạnh đó số lượng các nghiên cứu thực nghiệm trong nước với loại hình kết cấu này còn rất
hạn chế. Để giúp các kỹ sư tìm hiểu rõ hơn về ứng xử và sự làm việc của kết cấu, trong khi áp dụng lý
thuyết cho thiết kế và tính toán theo các tiêu chuẩn nước ngoài thì việc tiến hành các nghiên cứu thực
nghiệm là việc cần thiết.
Trong nghiên cứu này, hai sàn liên hợp thép – bê tông nhịp đơn đã được thiết kế và chế tạo trong
phòng thí nghiệm, với các kích thước 4500 × 900 × 140 mm. Thí nghiệm kiểm tra sự làm việc các
sàn liên hợp này đã được thực hiện theo sơ đồ uốn dầm đơn giản chịu hai lực tập trung. Các kết quả
thí nghiệm cho phép phân tích các thông số như: khả năng chịu tải, khả năng chống trượt giữa tấm
tôn và bê tông, độ võng của sàn và sự phát triển của các vết nứt bê tông, xem xét đến ảnh hưởng của
việc bố trí cốt thép chịu mô men âm. Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm
và Kiểm định công trình, Trường Đại học Xây dựng.
2. Chương trình nghiên cứu thực nghiệm
2.1. Mẫu thí nghiệm và vật liệu chế tạo
a. Mẫu thí nghiệm
Trong nghiên cứu này, hai mẫu sàn liên hợp nhịp đơn đã được thiết kế và chế tạo, ký hiệu là D1
và D2. Chi tiết kích thước hình học và cấu tạo của hai mẫu sàn thí nghiệm được trình bày trên Hình 1.
Hai mẫu sàn liên hợp D1 và D2 có cùng kích thước hình học trong đó chiều dài nhịp tính toán là
L = 4500 mm, bề rộng của sàn tương đương với bề rộng của một tấm tôn định hình là B = 900 mm,
35
Tân, N. N. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
chiều cao tổng thể của sàn được tính từ bề mặt đáy của tấm tôn đến bề mặt trên của bê tông là
H = 140 mm.
1. Chỉnh sửa Hình 1 để cập nhật khoảng cách lưới thép hàn, thay đổi “Ø4 50” 
bằng “D4a150”. 
Hình 1. Cấu tạo cốt thép của sàn thí nghiệm D1 
(H600*190*11*18)
90
0
4500
4900
4500
4900
900
75
65
14
0
60
0
Hình 1. Cấu tạo cốt thép của sàn thí nghiệm D1
Hai mẫu sàn D1 và D2 có cùng quy cách, vật liệu chế tạo (được trình bày chi tiết trong mục 2.1.2).
Về cấu tạo cốt thép trong sàn liên hợp, mẫu sàn thí nghiệm D1 được bố trí cốt thép chịu mô men âm
ở hai vị trí gối tựa (liên kết giữa tấm tôn và dầm thép chữ I). Các cốt thép này được cấu tạo bởi thép
thanh đường kính d12 mm, đan với nhau khoảng cách đều a = 300×300mm và chiều dài l = 775mm.
Sàn thí nghiệm D2 có cấu tạo tương tự sàn D1, nhưng không được đặt cốt thép chịu mô men âm ở hai
vị trí gối tựa. Thông qua việc bố trí cốt thép chịu mô men âm trên mẫu D1 cho phép đánh giá được
ảnh hưởng của thành phần cốt thép này đến ứng xử của sàn liên hợp nhất là trong việc hạn chế tình
trạng nứt.
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
 4 
Hình 1. Cấu tạo cốt thép của sàn thí nghiệm D1 
 Mỗi bản sàn được kê lên hai gối tựa bằng dầm thép hình I600 có chiều dài bằng 
bề rộng sàn như minh họa trong Hình 2. Liên kết giữa dầm thép I600 và sàn liên hợp 
được đảm bảo thông qua các chốt thép được hàn trực tiếp lên bề măt dầm thép tiếp xúc 
với đáy sàn. 
a) Vị trí các chốt liên kết và cốt thép mô 
men âm 
(b) Dầm thép I600 làm gối đỡ 
Hình 2. Minh họa liên kết giữa dầm thép và bản sàn liên hợp 
2.1.2. Vật liệu chế tạo 
a. Bê tông 
 Các mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng bê tông thương phẩm có cường độ chịu 
nén thiết kế ở 28 ngày tuổi là 35 MPa. Thí nghiệm nén kiểm tra cường độ bê tông 
được thực hiện trên các mẫu thí nghiệm hình trụ kích thước D x H = 150 x 300 mm, 
được đúc trong quá trình đổ bê tông các mẫu sàn liên hợp (Hình 3(a)). Thí nghiệm nén 
(H600*190*11*18)
90
0
4500
4900
4500
4900
900
75
65
14
0
60
0
(a) Vị trí các chốt liên kết và cốt thép mô men âm
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
 4 
Hình 1. Cấu tạo cốt thép của sàn thí 1 
 Mỗi bản sàn được k lên hai gối tựa bằng dầm th 00 có chiều dài bằng 
bề rộng sàn như minh họa trong Hình 2. Liên kết giữa I600 và sàn liên hợp 
được đảm bảo thông qua ác chốt thép được hàn trực tiế ăt dầm thép tiếp xúc 
với đáy sàn. 
a) Vị trí các chốt liên kết và cốt thép mô 
men âm 
(b) I 00 làm gối đỡ 
Hình 2. Minh họa liên kết giữa dầm thép v liên hợp 
2.1.2. Vật liệu chế tạo 
a. Bê tông 
 Các mẫu thí nghiệm đượ chế tạo bằng bê tông t ẩ có cường độ chịu 
nén thi t kế ở 28 ngày tuổi là 35 MPa. Thí nghiệ n i tra cường độ bê tông 
được thực hiện trên các mẫu thí nghiệm hình trụ kích t = 150 x 30 m , 
đượ đúc trong quá trình đổ bê tông các mẫu sàn liên h ( ì (a)). Thí nghiệm nén 
(H600*190*11*18)
90
0
4500
4900
4500
4900
900
75
65
14
0
60
0
(b) Dầm thép I600 làm gối đỡ
Hình 2. Minh họa liên kết giữa dầm thép và bản sàn liên hợp
Mỗi bản sàn được kê lên hai gối tựa bằng dầm thép hình I600 có chiều dài bằng bề rộng sàn như
minh họa trong Hình 2. Liên kết giữa dầm thép I600 và sàn liên hợp được đảm bảo thông qua các chốt
thép được hàn trực tiếp lên bề mặt dầm thép tiếp xúc với đáy sàn.
36
Tân, N. N. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
b. Vật liệu chế tạo
- Bê tông
Các mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng bê tông thương phẩm có cường độ chịu nén thiết kế ở
28 ngày tuổi là 35 MPa. Thí nghiệm nén kiểm tra cường độ bê tông được thực hiện trên các mẫu thí
nghiệm hình trụ kích thước D×H = 150× 300 mm, được đúc trong quá trình đổ bê tông các mẫu sàn
liên hợp (Hình 3(a)). Thí nghiệm nén bê tông đã được thực hiện trên một tổ gồm 3 mẫu hình trụ ký
hiệu M1, M2 và M3, tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118:1993 [14]. Kết quả thí nghiệm được
trình bày trong Bảng 1. Cường độ chịu nén trung bình của bê tông là Rn = 38,5 MPa, với hệ số biến
động bằng 2,72%.
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
 5 
bê tông đã được thực hiện trên một tổ gồm 3 mẫu hình trụ ký hiệu M1, M2 và M3, 
tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3118:1993 [14]. Kết quả thí nghiệm được trình 
bày trong Bảng 1. Cường độ chịu nén trung bình của bê tông là Rn = 38,5 MPa, với hệ 
số biến động bằng 2,72 %. 
(a) Chế tạo mẫu hình trụ 
(b) Thí nghiệm nén mẫu bê tông 
Hình 3. Kiểm tra cường độ chịu nén của bê tông 
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tông hình trụ ở tuổi 28 ngày 
Mẫu thí nghiệm Cường độ chịu nén 
R28 (MPa) 
Cường độ trung bình 
Rn (MPa) 
Hệ số biến động 
(%) 
M1 39,6 
38,5 2,72 M2 38,5 
M3 37,5 
b. Tấm tôn định hình (deck) 
 Các tấm tôn định hình được chế tạo bằng vật liệu thép thuộc loại SS Grade 340 
Class 01, độ mã kẽm Z180, tuân theo tiêu chuẩn ASTM A653/A653M [15]. Hình 4 
minh họa quy cách của tấm tôn được sử dụng và các kích thước chi tiết theo mặt cắt 
ngang. Bề rộng của một tấm tôn là 900 ± 5 mm. Chiều dài của tấm tôn là tùy chọn, 
được cắt dựa trên kích thước của nhịp sàn. Bề dày của tấm tôn là 1,57 ± 0,03 mm. 
Chiều cao của các sóng định hình trên tấm tôn là 75 mm. Trên bề mặt của tấm tôn, các 
mấu liên kết được dập sẵn có dạng hình tròn dẹt, bố trí cách đều nhau và có chiều cao 
trung bình là 1,48 mm so với mặt phẳng của tấm. 
 Các đặc trưng cơ học của vật liệu thép chế tạo tấm tôn định hình đã được kiểm 
tra bằng thí nghiệm kéo, tuân theo tiêu chuẩn ASTM A370-14 [16]. Bảng 2 giới thiệu 
các kết quả thí nghiệm trên một tổ gồm 3 mẫu, đặc trưng bởi các thông số như sau: 
kích thước mẫu chiều dày t (mm), bề rộng b (mm); lực chảy Pc (N), lực bền Pb (N), 
ứng suất chảy Rc (MPa), ứng suất bền Rb (MPa) và độ giãn dài ε (%). Các kết quả thí 
(a) Chế tạo u hình trụ
Tạp chí Khoa học Công nghệ ây dựng 
 5 
bê tông đã được thực hiện trên ột tổ gồ 3 ẫ ì tr i , 
tuân theo tiêu chuẩn iệt a T 3118:199 [ ]. t t í i 
bày trong Bảng 1. Cường độ chịu nén trung bình c a ê t l n , , 
số biến động bằng 2,72 . 
(a) Chế tạo ẫ hình trụ 
( ) í i t 
ình 3. iể tra cường độ c ị é t 
Bảng 1. ết quả thí nghiệ nén ẫu bê t ì tr t i 
ẫu thí nghiệ Cường độ chịu nén 
R28 ( Pa) 
n tr ì 
n ( ) 
 i 
( ) 
1 39,6 
, , 2 38,5 
3 37,5 
b. Tấm tôn định hình (deck) 
 Các tấ tôn định hình được chế tạo bằng vật liệu thép thuộc loại SS rade 340 
Class 01, độ ã kẽ Z180, tuân theo tiêu chuẩn ST 653/ 653 [15]. ình 4 
minh họa quy cách của tấ tôn được sử dụng và các kích thước chi tiết theo ặt cắt 
ngang. Bề rộng của ột tấ tôn là 900 ± 5 . Chiều dài của tấ tôn là tùy chọn, 
được cắt dựa trên kích thước của nhịp sàn. Bề dày của tấ tôn là 1,57 ± 0,03 . 
Chiều cao của các sóng định hình trên tấ tôn là 75 . Trên bề ặt của tấ tôn, các 
mấu liên kết được dập sẵn có dạng hình tròn dẹt, bố trí cách đều nhau và có chiều cao 
trung bình là 1,48 so với ặt phẳng của tấ . 
 Các đặc trưng cơ học của vật liệu thép chế tạo tấm tôn định hình đã được kiểm 
tra bằng thí nghiệm kéo, tuân theo tiêu chuẩn AST A370-14 [16]. Bảng 2 giới thiệu 
các kết quả thí nghiệm trên một tổ gồm 3 mẫu, đặc trưng bởi các thông số như sau: 
kích thước mẫu chiều dày t (mm), bề rộng b (mm); lực chảy Pc (N), lực bền Pb (N), 
ứng suất chảy Rc (MPa), ứng suất bền Rb (MPa) và độ giãn dài ε (%). Các kết quả thí 
(b) Thí nghiệm én mẫu bê tông
Hình 3. Kiểm tra cường độ chịu nén của bê tông
Bảng 1. K ểm tra cường độ chịu nén của bê tông
ẫu thí nghiệm Cư độ chịu né Cường trung bình Hệ số biến g
R28 (MPa) Rn (MPa) (%)
M1 39,6
M2 38,5 38,5 2,72
M3 37,5
- Tấm tôn định hình (deck)
Các tấm tôn định hình được chế tạo bằng vật liệu thép thuộc loại SS Grade 340 Class 01, độ mã
kẽm Z180, tuâ theo tiêu chuẩn ASTM A653/A653M [15]. Hình 4 minh họa quy cách của tấm tôn
được sử dụng và các kích thước chi tiết  ...  tăng lên. Đây là giai đoạn có sự trượt dọc giữa tấm tôn và vật liệu bê tông tại một số vị trí liên kết
được biểu hiện bằng sự suy giảm tải trọng tại một số thời điểm thí nghiệm. Giá trị tải trọng tác dụng
trong giai đoạn này cho phép xác định tải trọng gây trượt giữa tấm tôn và vật liệu bê tông.
- Giai đoạn CD: trong giai đoạn này, các sàn thí nghiệm tiếp tục chịu lực tăng lên. Độ võng tăng
đồng thời với tải trọng tác dụng. Điểm D tương ứng với thời điểm các mẫu thí nghiệm bị phá hoại
hoàn toàn, cho phép xác định được giá trị của tải trọng giới hạn tác dụng lên hai sàn thí nghiệm. Sau
điểm D có sự suy giảm nhanh chóng của tải trọng tác dụng.
Bảng 3. Các giá trị tải trọng đặc trưng cho sự làm việc của các mẫu sàn thí nghiệm
Sàn thí
nghiệm
Tải
trọng
gây nứt
Pcr (kN)
Tải trọng
gây trượt
tấm tôn
Psl (kN)
Tải trọng
giới hạn gây
phá hoại
Pul (kN)
Tải trọng ứng
với độ võng
cho phép
P f (kN)
Tải trọng ứng
với bề rộng vết
nứt cho phép
Pw (kN)
D1 18,5 48,0 102,6 48,0 44,0
D2 18,5 52,0 93,0 50,0 48,0
Tổng hợp các giá trị tải trọng đặc trưng ứng với các giai đoạn làm việc của hai mẫu sàn D1 và D2
được trình bày trong Bảng 3. Để có cơ sở so sánh với các giá trị giới hạn quy định theo trạng thái giới
hạn thứ hai, các giá trị tải trọng tương ứng với độ võng cho phép ([ f ] = 12,5 mm) và bề rộng vết nứt
cho phép ([w] = 0,25 mm) cũng được trình bày trong bảng này. Các kết quả thu được cũng cho thấy
ảnh hưởng của cốt thép chịu mô men âm bố trí tại gối tựa đến khả năng chịu lực của sàn liên hợp nhịp
đơn là không đáng kể. Hầu như không có sự khác biệt giữa biểu đồ quan hệ tải trọng – độ võng của
hai sàn thí nghiệm D1 và D2.
3.2. Độ bền chống trượt dọc giữa tấm tôn và bê tông
Theo tiêu chuẩn SDI T-CD-2017 [19], độ bền chống trượt dọc giữa tấm tôn và bê tông, ký hiệu
Vt (kN/m), được xác định theo công thức (2), trong đó Pul (kN) là tải trọng giới hạn theo kết quả thực
nghiệm, W = 8,5 kN là trọng lượng của sàn và B = 0,9 m là bề rộng của sàn.
Vt =
Pul
2
+
W
2
B
(2)
Do đó, độ bền chống trượt của hai sàn thí nghiệm D1 và D2 được xác định có giá trị lần lượt là
61,7 kN/m và 56,4 kN/m. Các giá trị thu được theo công thức này lớn hơn so với giá trị thu được từ
kết quả thực nghiệm (giá trị trung bình là 50/0,9 = 55,6 kN/m). Đồng thời nếu so sánh với các giá trị
tải trọng cho phép ứng với trạng thái giới hạn sử dụng như trình bày ở Bảng 3 có thể thấy với hai mẫu
sàn thí nghiệm, độ bền chống trượt có sự chênh lệch không đáng kể so với giá trị tải trọng ở trạng thái
giới hạn hai. Kết quả này cho thấy, trong thiết kế sàn liên hợp thép - bê tông cần lưu ý việc tính toán
kiểm tra kết cấu theo trạng thái giới hạn về biến dạng.
41
Tân, N. N. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
4. Phân tích sự phát triển vết nứt và cơ chế phá hủy của sàn nhịp đơn liên hợp thép – bê tông
4.1. Sự phát triển vết nứt bê tông
Hình 8 trình bày minh họa sơ đồ phân bố các vết nứt xuất hiện trên hai sàn liên hợp D1 và D2
trong quá trình thí nghiệm. Các vết nứt tập trung chủ yếu ở giữa nhịp của sàn, ở giữa hai điểm đặt lực.
Tại hai vị trí gối tựa, các vết nứt xuất hiện ở bề mặt phía trên của sàn, theo chiều ngang của sàn và lân
cận với đường trung tâm của dầm thép chữ I.E"#8(9&(#*+,#:(;&'#&(#I#-(@3#A5B#C)&(#
$
WX#($lP$GU$Sa$@(m#$%7$4T4$\;*$#1*$*c"#$(9'$=&#$*(.$#/(')0$HN$\&$HL$
$
$
Hình 8. Sơ đồ phân bố các vết nứt trên hai sàn thí nghiệm D1 và D2
Trên Bảng 4 trình bày kết quả xác định số lượng vết nứt ở vùng giữa nhịp và ở gối tựa cũng như
bề rộng vết nứt lớn nhất khi các mẫu thí nghiệm bị phá hoại. Với kết quả này, có thể nhận thấy với
sàn liên hợp nhịp đơn, sự tham gia của lớp cốt thép chịu mô men âm ở gối tựa trong việc hạn chế tình
trạng nứt ở vùng gối tựa là có tuy không nhiều.
Bảng 4. Kết quả đo đạc các vết nứt xuất hiện trên các sàn thí nghiệm
Sàn thí nghiệm
Số lượng vết nứt Bề rộng vết nứt lớn nhất (mm)
Gối tựa Giữa nhịp Gối tựa Giữa nhịp
D1 2 12 0,60 0,36
D2 1 10 0,86 0,30
4.2. Cơ chế phá hoại
Trên Hình 9 trình bày minh họa hình ảnh phá hoại của hai sàn thí nghiệm D1 và D2. Hai sàn thí
nghiệm đều bị phá hoại do sự bong, trượt của tấm tôn và bê tông ở vùng giữa nhịp khi sàn bị võng
lớn, sau đó kéo theo sự phá hoại cục bộ của bê tông ở vùng gối tựa của kết cấu sàn xung quanh các
chốt liên kết.
5. Kết luận
Bài báo trình bày những kết quả nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của các kết cấu sàn đơn, một
nhịp liên hợp thép – bê tông. Dựa trên những kết quả thu được có thể rút ra những kết luận chính như
sau:
42
Tân, N. N. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2018 
 12 
 Trên hình 9 trình bày minh họa hình ảnh phá hoại của hai sàn thí nghiệm D1 và 
D2. Hai sàn thí nghiệm đều bị phá hoại do sự bong, trượt của tấm tôn và bê tông ở 
vùng giữa nhịp khi sàn bị võng lớn, sau đó kéo theo sự phá hoại cục bộ của bê tông ở 
vùng gối tựa của kết cấu sàn xung quanh các chốt liên kết. 
(a) Sàn bị võng lớn gây bong liên kết giữa 
tấm tôn và bê tông ở vùng giữa nhịp 
(b) Phá hoại cục bộ của bê tông vùng gối 
tựa sau khi có sự bong liên kết giữa tấm 
tôn và bê tông 
Hình 9. Hình ảnh phá hoại của các sàn thí nghiệm 
5. Kết luận 
 Bài báo trình bày những kết quả nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của các kết 
cấu sàn đơn, một nhịp liên hợp thép – bê tông. Dựa trên những kết quả thu được có thể 
rút ra những kết luận chính như sau: 
- Xây dựng quy trình thí nghiệm sàn liên hợp thép – bê tông với tỷ lệ 1:1 theo tiêu 
chuẩn SDI T-CD-2017 [19], theo dõi đồng thời khả năng bám dính hay chịu cắt 
dọc giữa tấm tôn và bê tông, số lượng, sự xuất hiện và phát triển vết nứt trên bề 
mặt của cấu kiện cũng như các giới hạn về cường độ, biến dạng; 
- Sự làm việc của sàn liên hợp thép – bê tông cơ bản tuân theo sự làm việc của kết 
cấu sàn bê tông cốt thép làm việc chịu uốn. Sự làm việc của sàn liên hợp có thể 
được đặc trưng bởi các giai đoạn chính như: (i) giai đoạn làm việc đàn hồi trước 
khi xảy ra nứt trên bê tông, (ii) giai đoạn xảy ra sự trượt giữa tấm tôn và bê tông, 
(iii) và giai đoạn xảy ra sự phá hoại mẫu; 
- Độ bền chống trượt của hai sàn thí nghiệm D1 và D2 chịu lực tập trung trên bề 
rộng sàn được xác định theo tiêu chuẩn SDI T-CD-2017 có giá trị lớn hơn so với 
các giá trị thu được từ kết quả thí nghiệm (56,4 – 61,7 kN/m so với 55,6 kN/m); 
- So sánh các kết quả thí nghiệm với trạng thái giới hạn về cường độ và trạng thái 
giới hạn về biến dạng cho thấy khả năng chịu lực của bản sàn ứng với trạng thái 
giới hạn hai khá gần với tải trọng gây trượt giữa tấm tôn và bê tông. Giá trị tải 
trọng ở thời điểm này chỉ mới bằng khoảng 46,8% đến 53,8% so với tải trọng giới 
hạn gây phá hoại mẫu. Điều này có thể đặt ra vấn đề lưu ý trong thiết kế và tính 
toán là khi bố trí đủ liên kết chống chống trượt ở hai đầu nhịp sàn, khả năng chịu 
(a) S bị võng lớn gây bong liên kết iữa tấm tôn và bê
tông ở vùng giữa nhịp
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 8 
 12 
 Trên hình 9 trình bày minh họa hình ảnh phá hoại i sàn thí nghiệm D1 và 
D2. Hai sàn thí nghiệm đều bị phá hoại do sự bong, tr tấ tôn và bê tông ở 
vùng giữa nhịp khi sàn bị võng lớn, sau đó kéo theo sự i cục bộ của bê tông ở 
vùng gối tựa của kết cấu sàn xung quanh các hốt liên kết. 
(a) Sàn bị võng lớ ây bong liên kết giữa 
tấm tôn và bê tông ở vùng giữa nhịp 
(b) Phá hoại của bê tông vùn gối 
tựa sau khi ng liên kết giữa tấm 
 bê tông 
Hình 9. Hình ảnh phá hoại của các sàn t í iệ 
5. Kết luận 
 Bài báo trình bày những kết quả nghiên cứu thực n i s làm việc của ác kết 
cấu sàn đơn, một nhịp liên hợp thép – bê tông. Dựa trên t quả thu đượ có thể 
rút ra những kết luận chín ư sau: 
- Xây dựng quy trình thí nghiệm sàn liên hợp thép – bê tông với tỷ lệ 1:1 theo tiêu 
chuẩn SDI T-CD-2017 [19], theo dõi đồng thời khả năng bá dính hay chịu cắt 
dọc giữa tấm tôn và bê tông, số lượng, sự xuất hiện và phát triển vết nứt trên bề 
mặt của cấu kiện cũng như các giới hạn về cường độ, biến dạng; 
- Sự làm việc của sàn liên hợp thép – bê tông cơ bản tuân theo sự làm việc của kết 
cấu sàn bê tông cốt thép làm việc chịu uốn. Sự là việc của sàn liên hợp có thể 
được đặc trưng bởi các giai đoạn chính như: (i) giai đoạn là việc đàn hồi trước 
khi xảy ra nứt trên bê tông, (ii) giai đoạn xảy ra sự trượt giữa tấm tôn và bê tông, 
(iii) và giai đoạn xảy ra sự phá hoại mẫu; 
- Độ bền chống trượt của hai sàn thí nghiệm D1 và D2 chịu lực tập trung trên bề 
rộng sàn được xác định theo tiêu chuẩn SDI T-CD-2017 có giá trị lớn hơn so với 
các giá trị thu được từ kết quả thí nghiệm (56,4 – 61,7 kN/m so với 55,6 kN/m); 
- So sánh các kết quả thí nghiệm với trạng thái giới hạn về cường độ và trạng thái 
giới hạn về biến dạng cho thấy khả năng chịu lực của bản sàn ứng với trạng thái 
giới hạn hai khá gần với tải trọng gây trượt giữa tấm tôn và bê tông. Giá trị tải 
trọng ở thời điểm này chỉ mới bằng khoảng 46,8% đến 53,8% so với tải trọng giới 
hạn gây phá hoại mẫu. Điều này có thể đặt ra vấn đề lưu ý trong thiết kế và tính 
toán là khi bố trí đủ liên kết chống chống trượt ở hai đầu nhịp sàn, khả năng chịu 
( ) P á hoại cục bộ của bê tông vùng gối tựa sau khi có sự
bong liên kết giữa tấm tôn và bê tông
Hình 9. Hình ảnh phá hoại của các sàn thí nghiệm
- Xây dựng quy trình thí nghiệm sàn liên hợp thép – bê tông với tỷ lệ 1:1 theo tiêu chuẩn SDI
T-CD-2017 [19], theo dõi đồng thời khả năng bám dính hay chịu cắt dọc giữa tấm tôn và bê tông, số
lượng, sự xuất hiện và phát triển vết nứt trên bề mặt của cấu kiện cũng như các giới hạn về cường độ,
biến dạng;
- Sự làm việc của sàn liên hợp thép – bê tông cơ bản tuân theo sự làm việc của kết cấu sàn bê tông
cốt thép làm việc chịu uốn. Sự làm việc của sàn liên hợp có thể được đặc trưng bởi các giai đoạn chính
như: (i) giai đoạn làm việc đàn hồi trước khi xảy ra nứt trên bê tông, (ii) giai đoạn xảy ra sự trượt giữa
tấm tô và bê tông, (iii) và giai đoạn xảy ra sự phá hoại mẫu;
- Độ bền chống trượt của hai sàn thí nghiệm D1 và D2 chịu lực tập trung trên bề rộng sàn được
xác định theo tiêu chuẩn SDI T-CD-2017 có giá trị lớn hơn so với các giá trị thu được từ kết quả thí
nghiệm (56,4 – 61,7 kN/m so với 55,6 kN/m);
- So sánh các kết quả thí nghiệm với trạng thái giới hạn về cường độ và trạng thái giới hạn về biến
dạng cho thấy khả nă g chịu lực của bản sàn ứng với trạng thái giới hạn ai khá gần với tải trọng gây
trượt giữa tấm tôn và bê tông. Giá trị tải trọng ở thời điểm này chỉ mới bằng khoả g 46,8% đến 53,8%
so với tải trọng giới hạn gây phá hoại mẫu. Điều này có thể đặt ra vấn đề lưu ý trong thiết kế và tính
toán là khi bố trí đủ liên kết chống chống trượt ở hai đầu nhịp sàn, khả năng chịu lực của sàn sẽ phụ
thuộc vào khả năng bám dính giữa bê tông và tấm tôn, việc hình thành và phát triển các vết nứt bê
tông sàn ở giữ nhịp gây bong tách liên kết giữa tấm tôn và bê tông. Để hạn chế vấn đề này có thể
kiến nghị xem xét việc bố trí bổ sung cốt thép thanh nằm trong bê tông ở vị trí giữa các sóng tôn;
- Đối với sàn liên hợp nhịp đơn, việc bố trí cốt thép chịu mô men âm ở gối tựa có ảnh hưởng
không đáng đến khả năng chịu lực của sàn (khoảng 10%). Việc bố trí lớp cốt thép chịu mô men âm
có ảnh hưởng không nhiều đến việc xuất hiện và phát triển các vết nứt trong các mẫu sàn thí nghiệm,
tuy nhiên trong các điều kiện làm việc thực tế của sàn có thể xem xét việc bố trí để giảm số lượng vết
nứt tại gối.
Những kết quả thu được từ nghiên cứu sự làm việc của sàn liên hợp nhịp đơn trình bày trong bài
báo này góp phần làm rõ ứng xử của kết cấu sàn liên hợp làm việc chịu uốn.
43
Tân, N. N. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng
Lời cảm ơn
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Tổng Công ty CP cơ điện xây dựng AGRIMECO đã giúp đỡ,
cung cấp các vật liệu phục vụ cho công tác chế tạo mẫu thí nghiệm.
Tài liệu tham khảo
[1] Johnson, R. P. (2004). Composite structures of steel and concrete. Third edition, Blackwell Publishing.
[2] Costa, R. S., Lavall, A. C. C., Silva, R. G. L., Rodrigues, F. C. (2017). Experimental study of the influence
of friction at the supports on longitudinal shear resistance of composite slabs. Revista IBRACON de
Estruturas e Materiais, 10(5):1075–1086.
[3] Marimuthu, V., Seetharaman, S., Jayachandran, S. A., Chellappan, A., Bandyopadhyay, T. K., Dutta, D.
(2007). Experimental studies on composite deck slabs to determine the shear-bond characteristic (m–k)
values of the embossed profiled sheet. Journal of Constructional Steel Research, 63(6):791–803.
[4] Karim, I. A., Mohammed, K. (2016). Composite slab numerical strength test method under m-k approach.
International Journal of Mechanical and Production Engineering, 4(9):42–46.
[5] Hedaoo, N., Raut, N., Gupta, L. (2015). Composite concrete slabs with profiled steel decking: comparison
between experimental and simulation study. American Journal of Civil Engineering, 3(5):250–261.
[6] Abbas, H. S., Bakar, S. A., Ahmadi, M., Haron, Z. (2015). Experimental studies on corrugated steel-
concrete composite slab. Građevinar, 67(03):225–233.
[7] Choradiya, P. M., Kumbhar, P. D. (2015). Behaviour of concrete deck slab using shear connectors: A
review. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 4(12).
[8] Vohra, H. S., Dhankot, M. (2015). Shear connectors and composite deck slab experimental study – State
of the art review. International Journal of Scientific Engineering and Research, 3(3):2347–3878.
[9] Manjunath, T. N., Sureshchandra, B. S. (2014). Experimental study on concrete slab with profiled steel
decking. International Journal of Engineering Research & Technology, 3(7):894–898.
[10] Cifuentes, H., Medina, F. (2013). Experimental study on shear bond behavior of composite slabs accord-
ing to Eurocode 4. Journal of Constructional Steel Research, 82:99–110.
[11] Baskar, R., Antony Jeyasehar, C. (2012). Experimental and numerical studies on composite deck slabs.
International Journal of Engineering Research and Development, 3(12):22–32.
[12] Eurocode 4 (1994). Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures. European Committee
for Standardization.
[13] SDI C-2017. Composite steel floor deck – slabs. American National Standards Institute/ Steel Deck
Institute.
[14] TCVN 3118:1993. Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén.
[15] ASTM A653/A653M (2008). Standard specification for steel sheet, zinc-coated (galvanized) or zinc-iron
alloy-coated (galvannealed) by the hot-dip process. ASTM International, West Conshohocken, PA.
[16] ASTM A370-14 (2014). Standard test methods and definitions for mechanical testing of steel products.
ASTM International, West Conshohocken, PA.
[17] TCVN 197-1:2014. Vật liệu kim loại – Thử kéo – Phần 1: phương pháp thử ở nhiệt độ phòng.
[18] TCVN 1651-2:2008. Thép cốt bê tông – Phần 2: Thép thanh vằn.
[19] SDI T-CD-2017. Test standard for composite steel deck – slabs. American National Standards Institute/
Steel Deck Institute.
44