Báo cáo khoa học: MÔ HÌNH HÓA ỨNG XỬ CỦA DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

Tóm tắt: Bài báo trình bày một cách khái quát lý thuyết mô hình hóa ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn cũng như các hiệu chỉnh cần thiết để áp dụng phương pháp này cho kết cấu bê tông cường độ cao. Việc tính toán trên mô hình phần tử hữu hạn cho một dầm bê tông cường độ cao với các tham số đã được điều chỉnh này cho kết quả khá phù hợp với các kết quả thí nghiệm. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "MÔ HÌNH HÓA ỨNG XỬ CỦA DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN" MÔ HÌNH HÓA ỨNG XỬ CỦA DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ThS. NGUYỄN VIỆT ANH TS. NGÔ ĐĂNG QUANG Bộ môn Kết cấu xây dựng Viện KH và CN xây dựng GT Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Bài báo trình bày một cách khái quát lý thuyết mô hình hóa ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn cũng như các hiệu chỉnh cần thiết để áp dụng phương pháp này cho kết cấu bê tông cường độ cao. Việc tính toán trên mô hình phần tử hữu hạn cho một dầm bê tông cường độ cao với các tham số đã được điều chỉnh này cho kết quả khá phù hợp với các kết quả thí nghiệm. Summary: This paper reviews methodologies of modelling the flexural behaviours of reinforced concrete beams using Finite Element Method as well as the necessary modifications to apply this method to high strength concrete structures. Analytical results from a finite element model for a high strength concrete with modified parameters prove very suitable to outcomes obtained from experiments. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời gian gần đây, bê tông có cường độ cao (BTCĐC) đã được chế tạo thành công ở Việt Nam với cường độ chịu nén sau 28 ngày có thể lên đến 100 MPa. Mặc dù chưa có sự thống nhất nhưng hầu hết các nước đều sử dụng cường độ chịu nén để định nghĩa BTCĐC. Ở một số CT 2 nước châu Âu, BTCĐC là bê tông có cường độ chịu nén từ 60 MPa tới 140 MPa. Ở Bắc Mỹ, bê tông được xem là BTCĐC nếu có cường độ chịu nén lớn hơn 55 MPa. Ở Việt nam, theo một số tác giả như [1], [6], v.v… thì bê tông có cường độ chịu nén, được xác định theo mẫu hình trụ, từ 60 MPa đến 100 MPa được gọi là bê tông cường độ cao. Hiện nay, các tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam như TCXDVN 365-2005 và 22 TCN 272-05 chỉ áp dụng cho bê tông có cường độ chịu nén không quá 70 MPa. Do vậy, có thể coi BTCĐC là một loại vật liệu mới. Để có thể khai thác BTCĐC hiệu quả và an toàn, cần có các nghiên cứu đầy đủ về sự làm việc của các cấu kiện cơ bản sử dụng loại vật liệu này. Bên cạnh các nghiên cứu thực nghiệm thì các nghiên cứu trên các mô hình lý thuyết cũng là một phương pháp có hiệu quả. Trong nghiên cứu lý thuyết, phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) đang được sử dụng phổ biến để mô hình hoá, tính toán các kết cấu bê tông cốt thép. Đây cũng là công cụ hữu hiệu khi nghiên cứu các loại vật liệu mới như BTCĐC. Bài báo này trình bày tóm tắt lý thuyết mô hình hoá cấu kiện bê tông cốt thép theo phương pháp PTHH và đề xuất những yếu tố cần điều chỉnh cho phù hợp với BTCĐC. Để kiểm chứng, kết quả phân tích ứng xử chịu uốn của một dầm BTCĐC trên mô hình PTHH với các hiệu chỉnh cần thiết đã được so sánh với các kết quả thí nghiệm. II. MÔ HÌNH DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THEO PHƯƠNG PHÁP PTHH 2.1. Mô hình hoá bê tông 2.1.1. Mô hình phá hoại Khi tính toán theo phương pháp PTHH, mô hình phá hoại của phần tử bê tông được áp dụng phổ biến nhất hiện nay là mô hình ba thông số do Willam và Warnke đề xuất năm 1974. Phá hoại trong bê tông xảy ra nếu ba thông số ứng suất trung bình σa , τa và góc đồng dạng θ thỏa mãn phương trình sau: 1 σa 1 τa f ( σa , τa , θ ) = + −1 = 0 (1) ' ρ ( θ) f ' zf c c ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ 2σ1 − σ2 − σ3 trong đó: θ = cos -1 ⎢ ⎥ ⎢ 2 ⎡( σ − σ )2 + ( σ − σ )2 + ( σ − σ )2 ⎤1/ 2 ⎥ ⎢ ⎣1 ⎥ ⎦ 2 2 3 3 1 ⎣ ⎦ αα σcb σ 1 3 2 1 J 2 = ρ2 ; σa = I1 ; z = u z ; α z = 1 αu = τa = τ0 = f c' αu − αz f c' 3 5 5 5 1 ( σ1 + σ2 + σ3 ) , σ cb : ứng suất nén ở trạng thái hai trục, I1 = 3 σ1 , σ 2 , σ3 : là ứng suất chính trong phần tử. 2.1.2. Mô hình đường cong ứng suất – biến dạng khi chịu nén Khi không có kết quả thí nghiệm, để mô tả đường cong quan ...