Phân tích ứng xử và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép - Chương 9: Mô hình “giàn ảo”: nút - thanh chống - thanh giằng

Các mô hình “giàn ảo”, hay mô hình “chống và giằng” (Strut and Tie Model) được gia tăng sử dụng để thiết kế và triển khai cốt thép trong các thành phần kết cấu BTCT chịu tải trọng đứng và tải động đất. Những mô hình như vậy được sẽ được tiếp tục trình bày trong các chương 9 sau đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích ứng xử và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép - Chương 9: Mô hình “giàn ảo”: nút - thanh chống - thanh giằngCao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp Bài giảng: Prof. Andrew WhittakerMôn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh Chương 9: MÔ HÌ H GIÀ ẢO: ÚT -- THA H GIIẰ G -- THA H CHỐ G ÚT THA H G Ằ G THA H CHỐ G9.1 ĐN H GHĨA ÚT - THA H GIẰ G - THA H CHỐ G9.1.1 Giới thiệu Dưới đây trình bày một số ví dụ của mô hình giàn ảo (hình a1, b1, c1) và tương ứng là các trường ứng suất, nút (hình a2, b2, c2) và cốt thép (hình a3, b3, c3).a. Dầm cao chịu tải phân bố đềub. Gối tựa điểm (point support)c. Tải tập trung và gối tựa điểmd. Dầm cao chịu tải tập trung ở giữaChương 9: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: NÚT - THANH GIẰNG - THANH CHỐNGCao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp Bài giảng: Prof. Andrew WhittakerMôn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnhe. Nút mở (opening joint) trong khung chịu mômen Mô hình hoá giàn ảo là một phương pháp lặp bao gồm 4 bước : 1. Lựa chọn một mô hình giàn ảo để thử. 2. Xác định kích thước và chi tiết của thanh chống, các thanh giằng, và các nút. 3. Kiểm tra thông số kích thước các thanh chống, các thanh giằng, và các nút để bảo đảm rằng các giả thiết của bước 1 có giá trị. 4. Lặp lại nếu cần bằng cách trở về bước 1. Schlaich và cộng sự định danh ba kiểu thanh chống-thanh giằng, và bốn kiểu nút. Ba kiểu thanh chống-thanh giằng là: o Cc : thanh chống bê tông chịu nén o Tc : thanh giằng bê tông chịu kéo (ít gặp) o Ts : thanh giằng chịu kéo bởi thép thanh hay thép ứng suất trước. Schlaich và cộng sự định danh bốn kiểu nút lệ thuộc vào sự phối hợp giữa chống và giằng: o Nút CCC : nén-nén-nén gặp nhau tại nút. o Nút CCT : nén-nén-kéo gặp nhau tại nút. o Nút CTT : nén-kéo-kéo gặp nhau tại nút. o Nút TTT : kéo-kéo-kéo gặp nhau tại nút. và chú ý rằng các nguyên tắc thiết kế là không đổi nếu có hơn ba thanh chống hay giằng gặp nhau tại một nút. Sơ đồ các loại nút khác nhau như sau :a. Nút CCCChương 9: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: NÚT - THANH GIẰNG - THANH CHỐNGCao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp Bài giảng: Prof. Andrew WhittakerMôn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnhb. Nút CCT Nút CCT bao gồm một thanh chống chéo chịu nén và một phản lực đứng gối tựa được làm cân bằng lực bởi : 1. cốt thép neo bởi một bản neo phía sau nút (b1) 2. lực dính trong nút (b2) 3. lực dính trong nút và phía sau nút (b3) 4. lực dính và áp suất bán kính (b4)c. Nút CTT bao gồm thanh chống chịu nén chống đỡ bởi: 1. hai thanh thép dính nhau (c1) 2. ứng suất bán kính từ thanh thép bị uốn theo bán kính đó (c2)d. Nút TTT trong đó thay thế thanh chống chịu nén ở hình trên bằng một thanh giằng ghép dính chịu kéo.Chương 9: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: NÚT - THANH GIẰNG - THANH CHỐNGCao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp Bài giảng: Prof. Andrew WhittakerMôn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh9.1.2 Các thanh chống (strut) Các thanh chống bê tông là các trường ứng suất 2-D (hay 3-D) có xu hướng nở rộng giữa các nút. Sự nở hay phình ra của các thanh giằng như trong các hình ở trên thường tạo ra các ứng suất ngang kéo hay nén cần phải được xem xét bởi: Hoặc do đưa những ứng suất này vào tiêu chuNn phá hoại của bê tông (nén hoặc kéo), Hoặc do áp dụng một mô hình giàn ảo lên chính thanh chống (như trong phần c và phần d của hình trên) và như giới thiệu hình dưới đây. Schlaich và cộng sự đã đề nghị 3 kiểu trường nén cho các mô hình giàn ảo. Ba trường này (hình quạt, cổ chai, hình trụ) được mô tả như sau :Chương 9: MÔ HÌNH GIÀN ẢO: NÚT - THANH GIẰNG - THANH CHỐNGCao học: Xây Dựng Dân Dụng và Công N ghiệp Bài giảng: Prof. Andrew WhittakerMôn học: Phân Tích Ứng Xử & Thiết Kế Kết Cấu BTCT Biên dịch: PhD Hồ Hữu Chỉnh9.1.3 Các nút (node) Các nút trong mô hình giàn ảo là các giao điểm của ba hay nhiều hơn các thanh chống và giằng thẳng và là các khái niệm thực tế được đơn giản hoá. Một nút biểu diển một sự thay đổi đột ngột của phương các lực. o Khuynh hướng trong thực tế không xảy ra đột ngột mà thường dần dần. Có hai loại nút o N út tập trung (concentrated) • N ếu một trong những thanh chống hay giằng đại diện một trường ứng suất ...