Báo cáo khoa học: TÍNH TOÁN ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC NGOÀI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

Tóm tắt: Kết cấu bê tông dự ứng lực ngoài, sau một thời gian bị bỏ quên, hiện đang được sử dụng ngày càng phổ biến trở lại. So với dự ứng lực truyền thống là dạng dự ứng lực trong, có dính bám, dự ứng lực ngoài có nhiều ưu điểm như khả năng kiểm soát trạng thái của cáp, khả năng thay thế cáp khi bị hư hỏng, v.v...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "TÍNH TOÁN ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC NGOÀI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN" TÍNH TOÁN ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC NGOÀI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 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: Kết cấu bê tông dự ứng lực ngoài, sau một thời gian bị bỏ quên, hiện đang được sử dụng ngày càng phổ biến trở lại. So với dự ứng lực truyền thống là dạng dự ứng lực trong, có dính bám, dự ứng lực ngoài có nhiều ưu điểm như khả năng kiểm soát trạng thái của cáp, khả năng thay thế cáp khi bị hư hỏng, v.v... Ngoài ra, với việc áp dụng vật liệu cường độ cao, kích thước của mặt cắt bê tông có thể được giảm đáng kể và dẫn đến yêu cầu phải bố trí cốt dự ứng lực ở ngoài mặt cắt bê tông. Trong khi kết cấu bê tông dự ứng lực trong có dính bám thường được tính toán dựa trên giả thiết mặt cắt phẳng, việc tính toán kết cấu bê tông dự ứng lực ngoài lại phải được thực hiện trên cơ sở xem xét sự làm việc tổng thể của toàn kết cấu. Một số bộ phận như cáp dự ứng lực cần được tính toán ở trạng thái biến dạng lớn. Bài báo này giới thiệu cách tính toán ứng xử chịu uốn của dầm bê tông dự ứng lực ngoài với việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến cùng một ví dụ tính toán trên phần mềm midas FEA để đối chứng với kết quả thí nghiệm. Summary: External prestressed concrete structures become more and more popular atCT 2 present because of many advantages versus the internal prestressed concrete. This technology offers the ability of permanent inspection of the tendon status and their replacement in case of failures. Moreover, the application of modern high strength materials leads to reduction of concrete section dimensions. The use of external prestressed cable in such structures is therefore necessary. While the behavior of internal prestressed concrete structures can be predicted based on the “plane section” hypothesis, the behavior of external prestressed concrete structures must be calculated with the entire structure analysis with regard of large displacement of cables. This paper introduces briefly the way to apply the nonlinear finite element method to predict the flexural behaviour of external prestressed concrete structures. Analysis results from an example using midas FEA will also be presented. I. GIỚI THIỆU Trong kết cấu bê tông dự ứng lực, người ta phân biệt dự ứng lực trong, nếu cốt dự ứng lực nằm trong mặt cắt bê tông và dự ứng lực ngoài trong trường hợp ngược lại. Hầu hết các kết cấu bê tông dự ứng lực hiện nay đều sử dụng cốt dự ứng lực trong và có dính bám do chúng có nhiều lợi thế về mặt chịu lực cũng như bảo vệ chống rỉ. Tuy nhiên, nhược điểm của dạng dự ứng lực này là khó đánh giá chính xác trạng thái của cốt dự ứng lực cũng như khó thay thế chúng trong những trường hợp cần thiết. Nhiều công trình bê tông dự ứng lực bị hư hỏng là do sự phá hoại không quan sát được từ trước của cốt dự ứng lực trong. Dự ứng lực ngoài lần đầu tiên được phát triển ở Đức vào năm 1935 nhưng sau đó đã rất ítđược sử dụng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, công nghệ này lại được sử dụng rộng rãitrở lại cả trong các công trình mới cũng như trong việc sửa chữa, nâng cấp các công trình cũ, đãxuống cấp. So với dự ứng lực trong, công nghệ dự ứng lực ngoài có một số ưu điểm nổi bật nhưkhả năng kiểm soát trạng thái cốt dự ứng lực cũng như thay thế chúng trong các trường hợp hưhỏng, miền biến thiên của cốt dự ứng lực nhỏ ngay cả khi bê tông đã bị nứt, tiết kiệm diện tíchmặt cắt ngang bê tông do cốt dự ứng lực đã được đưa ra khỏi mặt cắt, v.v... Trong khi kết cấu bê tông dự ứng lực trong có dính bám thường được tính toán dựa trên giảthiết mặt cắt phẳng với điều kiện tương thích về biến dạng được lập tại các mặt cắt thì kết cấubê tông dự ứng lực ngoài được tính toán trên cơ sở xem xét ứng xử tổng thể của toàn kết cấu. Lýdo là, trong kết cấu bê tông dự ứng lực ngoài, cốt dự ứng lực và bê tông chỉ được kết nối vớinhau tại các vị trí neo. Ngoài ra, do các đặc điểm cấu tạo hình học và cơ học của kết cấu, việctính toán kết cấu bê tông dự ứng lực ngoài, bên cạnh tính phi tuyến của vật liệu bê tông, còn cầnphải xét đến tính phi tuyến hình học ...