Ảnh hưởng của bố trí các thanh thép hình chữ I đến khả năng chịu lực của dầm thép - bêtông liên hợp

Bài viết Ảnh hưởng của bố trí các thanh thép hình chữ I đến khả năng chịu lực của dầm thép - bêtông liên hợp tác giả sẽ dùng phần mềm Abaqus để mô phỏng và đánh giá ảnh hưởng của việc bố trí các thanh thép hình chữ I gia cường đến khả năng chịu lực của dầm cho 4 trường hợp, gồm 2 thanh thép hình giống và khác nhau nhưng có cùng tổng tiết diện ở các vị trí khác nhau trong mặt cắt ngang dầm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của bố trí các thanh thép hình chữ I đến khả năng chịu lực của dầm thép - bêtông liên hợp Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 ẢNH HƯỞNG CỦA BỐ TRÍ CÁC THANH THÉP HÌNH CHỮ I ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA DẦM THÉP - BÊTÔNG LIÊN HỢP Vũ Thị Thu Thủy Khoa Công trình, Đại học Thủy lợi, email: thuy.kcct@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2. PHẦN MỀM ABAQUS VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH Hiện nay, kết cấu thép - bê tông liên hợp được áp dụng rộng rãi trên thế giới và trong Các phần mềm phân tích kết cấu dùng nước cho các lĩnh vực cầu đường, công trình phương pháp phần tử hữu hạn thông dụng kỹ thuật, đặc biệt là nhà cao tầng. hiện nay như SAP2000, ANSYS hay Abaqus. Với các kết cấu thép - bê tông liên hợp có Trong đó Abaqus là phần mềm mạnh có thể 1 thanh thép hình đã có các tiêu chuẩn mô tả chi tiết các thành phần của kết cấu như Eurocode 4 và AISC 2010, 2016, hay (Hội, bêtông, cốt thép, thép hình riêng biệt và lắp 2006) đưa ra các chỉ dẫn thiết kế. Tuy nhiên, ráp chúng lại để tạo thành một mô hình 3D với kết cấu liên hợp có nhiều thanh thép hình hoàn chỉnh. Đặc biệt là Abaqus cho phép thì chưa có tiêu chuẩn nào đề cập tới, mặc dù người tính mô tả mô hình các vật liệu từ giai đã có một số nghiên cứu cả về thực nghiệm đoạn đàn hồi, chảy dẻo và không đàn hồi cho lẫn mô hình số. Các tác giả Lin Chen và nnk, đến khi phá hủy. Thêm nữa các tác giả (Toản 2015 hay Ying Qin và nnk, 2017 đã nghiên và Thủy, 2016) đã sử dụng phần mềm này để cứu ứng xử của tường liên hợp với nhiều thép mô hình hóa dầm thép - bêtông liên hợp có hình. Toản, 2015 đã trình bày các kết quả nhiều thép hình. Kết quả phù hợp giữa mô nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử của dầm hình số với thí nghiệm đã cho thấy rằng phần thép - bêtông liên hợp có 3 chữ I và đưa ra mềm Abaqus có thể dùng làm công cụ hữu một số đề xuất về mô hình thiết kế cho loại hiệu để mô phỏng cho các trường hợp dầm dầm này từ kết quả thí nghiệm. Hai tác giả trên. Do đó, Abaqus được lựa chọn để phân Toản và Thủy, 2016 đã sử dụng phần mềm tích kế cấu dầm thép - bêtông liên hợp trong Abaqus để mô phỏng sự làm việc của dầm nghiên cứu này. liên hợp và kiểm định mô hình với kết quả Sơ đồ dầm được chọn là dầm đơn chịu uốn thực nghiệm của Toản, 2015. Trong khi đó, phẳng với các kích thước (mm) như Hình 1. việc bố trí hay vị trí các thanh thép hình trong tiết diện đặt như thế nào để phát huy tối đa khả năng chịu lực của kết cấu, thì lại chưa có những nghiên cứu đánh giá. Chính vì vậy, trong phạm vi bài báo này, tác giả sẽ dùng phần mềm Abaqus để mô phỏng và đánh giá ảnh hưởng của việc bố trí các thanh thép hình chữ I gia cường đến khả năng chịu lực của dầm cho 4 trường hợp, gồm 2 thanh thép hình giống và khác nhau nhưng có cùng tổng tiết diện ở các vị trí khác nhau trong mặt cắt ngang dầm. Hình 1. Sơ đồ dầm dùng trong nghiên cứu 62 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Chiều dài tính toán của dầm được chọn Bảng 1. Các thông số của thép Lo =10m. Chiều dài thực của dầm L=11m. Loại thép fy (MPa) fu (MPa) Es (GPa) Tâm các gối đỡ cách mép dầm 0,5m như IPE S355 355 380 210 Hình 1. Kích thước tiết diện ngang chọn bh=3555cm với tỉ lệ Lo /h=18 và h/b=1,57.  20 365 390 200 Bốn trường hợp tính toán của dầm thép-bê  12 290 310 200 tông liên hợp thể hiện ở Hình 2. Kiểu phần tử của bê tông và thép hình là 1) 2) dạng khối (solid) C3D8R với 8 điểm nút, được chia dưới dạng phân vùng, kích thước 120 120 là 50mm. Kiểu phần tử của thép dọc ϕ20 và đai ϕ12 là dạng bó (truss) T3D2 với 2 điểm nút (vì chúng chỉ chịu lực theo phương dọc 160 160 trục), kích thước là 25mm. Liên kết “embedded - nhúng” được sử dụng cho các thanh thép ϕ12 và ϕ20 với bê tông, và “surface to surface - mặt với mặt” được sử 3) 4) dụng cho thép hình và bê tông. Để dễ kiểm soát sự phá hoại của dầm, tải 140 trọng tác dụng được thay thế là chuyển vị tập 140 trung đặt ở giữa nhịp dầm, tăng dần đến 100mm hướng xuống dưới, tại điểm A trên một mặt phẳng cứng tuyệt đối dài 25cm, rộng 140 bằng bề rộng dầm (Hình 1). Mỗi trường hợp 140 được thực hiện theo 300 bước gia tải. 3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN Hình 2. Mặt cắt ngang tiết diện dầm Hình 3 biểu diễn mối quan hệ giữa tải với các vị trí khác nhau của các thép hình trọng tác dụng và chuyển vị theo phương Với tổng diện tích tiết diện chữ I của các đứng t ...