Báo cáo khoa học NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN CHÁY

Cột ống thép nhồi bê tông có khả năng chịu tải trọng lớn nên được sử dụng trong các công trình cao tầng. Thí nghiệm xác định ứng xử khi chịu cháy của cột ống thép nhồi bê tông tự đầm có thép hình làm cốt được tiến hành tại trường Đại học Liège – Vương quốc Bỉ. Phần mềm phân tích phi tuyến kết cấu SAFIR được dùng để mô phỏng phân tích nhiệt và ứng xử cơ học của cột thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm và kết quả mô phỏng số tương đối sát nhau. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học "NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN CHÁY" NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CỘT ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN CHÁYTS. CHU THỊ BÌNHTrường Đại học Kiến trúc Hà Nội Tóm tắt: Cột ống thép nhồi bê tông có khả năng chịu tải trọng lớn nên được sử dụng trong các công trìnhcao tầng. Thí nghiệm xác định ứng xử khi chịu cháy của cột ống thép nhồi bê tông tự đầm có thép hình làm cốtđược tiến hành tại trường Đại học Liège – Vương quốc Bỉ. Phần mềm phân tích phi tuyến kết cấu SAFIR đượcdùng để mô phỏng phân tích nhiệt và ứng xử cơ học của cột thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm và kết quả môphỏng số tương đối sát nhau. Chứng tỏ phần mềm SAFIR có thể mô phỏng tương đối chính xác sự làm việccủa cột ống thép nhồi bê tông khi chịu cháy. Bài báo này công bố các kết quả thí nghiệm và mô phỏng của đềtài nghiên cứu thực nghiệm này.1. Giới thiệu Cột thép ống nhồi bê tông là một loại cấu kiện liên hợp thép-bê tông ngày càng được sử dụng rộng rãi trongcác công trình xây dựng và giao thông do nó kết hợp được các ưu điểm của kết cấu bê tông và kết cấu thép.Ngoài các ưu điểm nổi trội như khả năng chịu tải lớn, chịu tải trọng động tốt, thi công nhanh,… loại cột này còncó ưu điểm so với cột thép là khả năng chịu cháy cao. Thông thường, cột ống thép được nhồi bên trong là bêtông kết hợp cốt dọc mềm hoặc thép hình. Khi lượng thép dọc hoặc thép hình bên trong ống thép nhiều, việcnhồi bê tông có thể gặp khó khăn. Trong trường hợp này, dùng bê tông tự đầm là một giải pháp tốt. Bài báo này công bố kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định khả năng chịu cháy của cột ống thép nhồibê tông. Đây là một phần trong một dự án nghiên cứu được tiến hành tại trường Đại học Liege- Vương quốc Bỉ[1]. Mười cột ống thép nhồi bê tông với 5 loại tiết diện khác nhau đã được thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm cháy– trường Đại học Liege. Nghiên cứu này tập trung vào loại tiết diện ống thép tròn hoặc vuông bao bọc một théphình khác bên trong. Do vậy, bê tông nhồi bên trong cột là bê tông tự đầm để bê tông dễ dàng lấp đầy tiết diệncột.2. Thí nghiệm Mười cấu kiện cột ống thép nhồi bê tông trong đó có hai cấu kiện có sơn phủ chống cháy bằng sơn phồng(intumescent paint) được thí nghiệm xác định khả năng chịu cháy. Nhiệt độ tại một số điểm trong tiết diện đượcghi lại dạng biểu đồ thời gian cháy- nhiệt độ. Chuyển vị đứng tại đỉnh cột và chuyển vị ngang tại giữa cột cũngđược ghi lại. Thí nghiệm này tập trung vào các thông số: loại tiết diện và hệ số tải trọng sử dụng (tỉ số giữa tảitrọng tác dụng lên cột khi cháy N fi và khả năng chịu tải trọng của cột ở nhiệt độ thường N u ).2.1 Mẫu thí nghiệm Cả mười cột có chiều dài 3310 mm (kể cả chiều dày hai tấm bịt đầu cột). Có 5 loại tiết diện được đặt tên từprofile 1 đến profile 5 (hình 1), mỗi loại tiết diện được thí nghiệm hai lần, mỗi lần một giá trị tải trọng. Các số liệuáp dụng cho mỗi thí nghiệm được ghi trong bảng 1. C219.5*5 C219.5*5 C219.5*5 C139.7*10 S120*10 HEB120 PROFILE 1 PROFILE 2 PROFILE 3 C273*5 S200*5 C168.3*10 HEB120 PROFILE 4 PROFILE 5 Hình 1. Tiết diện ngang của cột thí nghiệm Bảng 1. Các thông số của cột thí nghiệmTên mẫu Ống thép bao ngoài Thép hình bên trong Khả năng chịu tải ở nhiệt độ thường Tải trọng tác dụng Hệ sốthí nghiệm Kích thước Giới hạn chảy Kích thước Giới hạn chảy Lực dọc Độ lệch tâm Lực dọc Độ lệch tâm sử dụng tải (mm) (MPa) (mm) (MPa) Nu (KN) e (mm) Nfi (KN) e (mm) Nfi/Nu 1A 219.1 * 5 420 139.7 * 10 340 3000 0 733 0 0.24 1B 219.1 * 5 420 139.7 * 10 340 2253 15 1126 15 0.50 2A 219.1 * 5 420 120 * 10 349 2294 15 688 15 0.30 2B 219.1 * 5 420 120 * 10 349 2489 10 1244 10 0.50 3A 219.1 * 5 420 HEB 120 375 2365 10 946 10 0.40 ...