Tính độ võng của dầm bê tông cốt thép thường khi có vết nứt, xét đến ảnh hưởng của từ biến và co ngót

Bài báo "Tính độ võng của dầm bê tông cốt thép thường khi có vết nứt, xét đến ảnh hưởng của từ biến và co ngót" trình bày một phương pháp thực hành để tính toán độ võng của dầm bê tông cốt thép (BTCT) khi đã xuất hiện vết nứt, có kể đến hoặc không kể đến ảnh hưởng của từ biến và co ngót bê tông. Kết quả tính toán của bài báo được so sánh, kiểm chứng với phân tích kết cấu theo phần tử hữu hạn (PTHH) trong phần mềm thương mại SAFE cho thấy cách tính này là đáng tin cậy. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính độ võng của dầm bê tông cốt thép thường khi có vết nứt, xét đến ảnh hưởng của từ biến và co ngót 445 531 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022Tính độ võng của dầm bê tông cốt thép thường khi có vết nứt, xét đến ảnh hưởng của từ biến và co ngót Nguyễn Tất Thắng1,*, Trần Bình Định1 và Trần Văn Liên1 1 Khoa Xây dựng Dân dụng và Công Nghiệp, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội *Email: thangnt@huce.edu.vn Tóm tắt. Bài báo trình bày một phương pháp thực hành để tính toán độ võng của dầm bê tông cốt thép (BTCT) khi đã xuất hiện vết nứt, có kể đến hoặc không kể đến ảnh hưởng của từ biến và co ngót bê tông. Kết quả tính toán của bài báo được so sánh, kiểm chứng với phân tích kết cấu theo phần tử hữu hạn (PTHH) trong phần mềm thương mại SAFE cho thấy cách tính này là đáng tin cậy. Từ kết quả tính toán có thể nhận thấy, ảnh hưởng của vết nứt, từ biến và co ngót bê tông lên độ võng của dầm là rất lớn. Vết nứt sẵn có trong dầm, từ biến và co ngót làm gia tăng đáng kể độ võng của dầm BTCT và cần được xét đến trong quá trình phân tích và tính toán. Từ khóa: BTCT, vết nứt, từ biến, co ngót, độ võng.1. Mở đầu Vết nứt xuất hiện trong cấu kiện dầm bê tông cốt thép (BTCT) khi ứng suất kéo trong dầm vượtquá cường độ kéo của bê tông. Sự xuất hiện của vết nứt sẽ kéo theo việc giảm độ cứng của dầm, do vậyyếu tố này sẽ làm gia tăng đáng kể độ võng của dầm bê tông cốt thép. Khi tính toán độ võng dài hạn củakết cấu bê tông cốt thép thì ảnh hưởng của từ biến cũng là rất lớn và không thể bỏ qua. Việc tính toánđộ võng của dầm có kể đến sự xuất hiện của vết nứt cũng đã được đề cập đến trong một số tài liệu [1-6]. Tiết diện yếu nhất trong cấu kiện dầm BTCT nứt là vị trí tiết diện ngay tại nơi vết nứt hình thành.Các vị trí tiết diện cách xa vết nứt hơn, ứng suất kéo vẫn nhỏ hơn cường độ kéo của bê tông nên độ cứngcủa các tiết diện vùng này vẫn cao hơn độ cứng của tiết diện có sự xuất hiện của vết nứt. Do vậy, độcứng của cấu kiện nứt thay đổi từ giá trị nhỏ nhất tại vị trí xuất hiện vết nứt đến giá trị lớn nhất tại vùnggiữa hai vết nứt liền kề. Để tính toán độ võng của dầm ta cần xem xét giá trị độ cứng trung bình củadầm khi có vết nứt hình thành: Khi chưa có sự xuất hiện của vết nứt (uncracked condition): bê tông vàcốt thép được giả thiết là đàn hồi. Khi vết nứt xuất hiện, tiết diện nứt hoàn toàn (fully cracked condition):Ứng suất trong bê tông vượt quá cường độ chịu kéo, vết nứt xuất hiện. Tại vị trí vết nứt, toàn bộ ứngsuất kéo do cốt thép chịu, toàn bộ vùng bê tông chịu kéo bị nứt. Biến dạng trong dầm được xác địnhbằng cách nội suy biến dạng của hai trạng thái cực hạn trên. Bài báo tài trình bày một phương pháp tính toán độ võng của dầm bê tông cốt thép có kể đến ảnhhưởng của các yếu tố nêu trên dựa trên đề xuất của A Ghali và cộng sự [1]. Kết quả tính toán của bàibáo được kiểm chứng bởi kết quả số sử dụng phần mềm thương mại SAFE [4]. Từ đó các so sánh, kếtluận và kiến nghị được đưa ra.2. Cơ sở lý thuyết1. 1. Các giả thiết cơ bản Xét một dầm BTCT chịu uốn. Khi ứng suất kéo trong bê tông chưa vượt quá cường độ chịu kéocủa nó, vết nứt chưa xuất hiện, biến dạng của bê tông và cốt thép là như nhau. Điều kiện này được gọilà trạng thái 1. Khi ứng kéo trong bê tông vượt quá cường độ chịu kéo, toàn bộ vùng bê tông chịu kéobị nứt. Tại vị trí xuất hiện vết nứt, ứng suất kéo trong dầm hoàn toàn do cốt thép chịu. Điều kiện này 446532 Nguyễn Tất Thắng, Trần Bình Định và Trần Văn Liênđược gọi là trạng thái 2. Trong cả hai điều kiện trạng thái 1 và 2, ta chấp nhận giả thiết tiết diện phẳngcủa Bernoulli. Tiết diện nằm giữa hai vết nứt, do có sự gắn kết giữa bê tông và cốt thép nên một phần ứng suấtkéo trong cốt thép sẽ chuyển sang cho bê tông cùng chịu. Ứng suất và biến dạng trong các tiết diện thuộcvùng này cũng là trung gian giữa trạng thái 1 và trạng thái 2. Do đó, biến dạng trong cốt thép thay đổitừ giá trị lớn nhất tại vị trí vết nứt đến giá trị nhỏ nhất tại vùng chính giữa hai vết nứt liền kề. Độ cứngthay đổi giữa các vết nứt tiếp theo cũng diễn ra tương tự. Cũng vì vậy giá trị độ cứng trung bình của cấukiện cần được đưa ra để tính toán biến dạng và độ cong của dầm [11]. Phù hợp với các giả thiết trên, tasẽ sử dụng tiết diện nứt quy đổi, bao gồm: Ac và α As với Ac là diện tích vùng bê tông chịu nén trên tiếtdiện và α = E s E c . Trong đó, Es là mô đun đàn hồi của cốt thép; Ec mô đun đàn hồi của bê tông tại thờiđiểm đặt tải khi mà sự phân tích liên quan đến biến dạng và ứng suất tức thời. Khi từ biến và co ngót được xem xét, Ec là mô đun đàn hồi hiệu chỉnh theo tuổi của bê tông. Do ...