Tính toán kết cấu bêt tông cốt thép

Chia sẻ: booksonline

Kết cấu bê tông cốt thép đang được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng có nhiều ưu điểm là khả năng chịu lực tốt

Nội dung Text: Tính toán kết cấu bêt tông cốt thép

Tính toán kết cấu bêt tông cốt thép có sử dụng lưới thép không gian 3 chiều (3D)Bằng
phương pháp phần tử hữu hạn (TS. Nguyễn Thành Công, Ths. Nguyễn Chí Thanh)
Tóm tắt:
Kết cấu bê  tông cốt thép có  sử  dụng lưới thép
đang  được sử  dụng rộng rãi trong ngành xây dự
có  nhiều  ưu  điểm là  khả  năng chịu lực tốt,  độ  cứ
rất lớn trước khi bị phá hoại, và có trọng lượng n

rất phức tạp. Ở nước ta hiện nay chưa có tiêu ch
và  thi công công trình có  sử  dụng vật liệu này. 
nghiên cứu  đầy  đủ về  kết cấu lưới thép không gian 3D  được làm rõ  sẽ mở ra khả  năng  ứng dụng
pháp giải tích tỏ ra kém hiệu quả và chứa đựng nhiều sai số khi tính toán kết cấu BTCT3D. Bài viế
cứu kết cấu tấm BTCT 3D thông qua mô hình số và mô hình vật lý; xác định phương pháp tính toán
được thực tế làm việc của kết cấu.
1. Mở đầu:
Kết cấu tấm bê tông lưới thép không gian (3D)  đang ngày càng được sử dụng rộng rãi tron
lưới thép 3D có nhiều ưu điểm; Với ưu điểm nổi trội là khả năng chịu lực tốt, độ cứng cao, chuyển v
phá hoại. Việc bố trí cốt thép không gian 3D trong kết cấu bê tông nhằm mục đính phân tán các đ
bê tông, làm tăng khả năng chịu lực của cấu kiện.
Loại kết cấu này nhẹ hơn so với tấm kết cấu bê tông cốt thép đặc cùng khả năng chịu lực. K
hướng công nghiệp hóa hàng loạt trong xưởng dưới sự hỗ trợ của hệ thống thiết bị tự động nên ch
và có thể giảm đáng kể thời gian thi công.
        Tuy nhiên, về lý thuyết tính toán thiết kế cho loại kết cấu này chưa thực sự phát triển tương 
nó. Việc thiết kế chủ yếu dựa vào các kết quả thí nghiệm mẫu trực tiếp. Một số phương pháp giải
dầm hay tấm đặc tương đương cũng đã được phát triển, tuy nhiên chứa đựng nhiều sai số tính toá
về độ cứng tương đương chưa được chính xác [3].    
Có thể thấy rằng sự không có mặt  ở lớp bê tông giữa làm cho kết cấu nhẹ hơn, nhưng  đồn
cấu cũng bị giảm đi rất nhiều. Chính vì vậy, các thanh thép chéo có mục đích chính là chịu cắt và
tông cốt thép. Chúng làm cho cả hệ thống làm việc đồng thời, đặc biệt là khi kết cấu tấm chịu uốn. 
uốn, ta thấy có thể sử dụng lý thuyết tấm uốn như bình thường, nghĩa là các giả thiết như phân tố
phù hợp. Tuy nhiên, đối với kết cấu tấm lưới thép 3D như chúng ta đang xem xét, sự không liên tục
dụng giả thiết phân tố thẳng không thể áp dụng được, hơn nữa lúc này, sự chịu cắt phụ thuộc chính
vì vậy hướng nghiên cứu sử dụng kết cấu tương đương như [3] không giải quyết được bài toán mộ
sử dụng khi đã có nhiều khảo sát hay thí nghiệm được tiến hành.
Như vậy, kết cấu tấm bê tông lưới thép 3D có ứng xử phức tạp vì các lý do chính sau đây: vậ
chung và sự chịu lực của kết cấu phụ thuộc chính vào lưới thép được bố trí theo không gian, đặc điể
Phương pháp số  là một cách tiếp cận hiệu quả  hơn nhiều so với phương pháp giải tích. Sự
của vật liệu bê tông cũng như các liên kết cốt thép­bê tông trong không gian hoàn toàn có thể đư
xác về  hình học cũng như  các giả  thiết vật liệu  đúng  đắn hơn  đến từng  điểm của kết cấu. Phươ
trong những phương pháp số mạnh và ngày càng được phát triển rộng rãi, đặc biệt trong lĩnh vực p
Bài báo này trình bày việc lựa chọn phương pháp phần tử hữu hạn là công cụ chính để mô h
bê  tông lưới thép 3D. Lý  thuyết về  mô  hình hóa và  phân tích kết cấu tấm bê  tông lưới thép 3D
phương pháp này. Nội dung chính là: xây dựng lý thuyết mô hình hóa vật liệu, hình học, liên kết và
thép và lưới thép không gian; xây dựng các mô hình phần tử hữu hạn cho một số dạng chịu lực của
phân tích lựa chọn phần mềm thích hợp để đánh giá ứng xử của kết cấu nghiên cứu theo mô hình
nghiệm thực tế cũng sẽ được tiến hành nhằm kiểm tra đánh giá lại lý thuyết tính toán đã xây dựng.
2. Cấu tạo bê tông cốt thép 3D
Cấu kiện BTCT 3D có cấu trúc như ở hình 1. Gồm có: Hai lớp mặt ngoài của Panel là hai lớp bê tông lướ
lớp cách ở giữa là loại vật liệu xốp, nhẹ, bằng polystyrene đã xử lý chống cháy).




2.1.Vữa bê tông 

Vữa dùng trong kết cấu Panel 3D là vữa bê tông hoặc vữa xi măng; tuỳ mục đích sử dụng 
200­300, đá 1x2, hoặc bê tông cốt liệu nhỏ,...; có thể chia thành 2 loại: Bê tông phun và bê tông thô
2.2. Sợi thép
Sử dụng thép CT3 kéo nguội, cường  độ chịu kéo R > 4000 Kg/cm 2,  đường kính từ (2,0¸4,0)
hoặc (100´100)mm; sợi thép được mạ kẽm để tăng khả năng chống rỉ sét.
2.3. Lớp mốp (mushy polysteren)
Có đặc tính cách điện, cách nhiệt tốt, nhẹ, nhưng đủ cứng để đóng vai trò ván khuôn khi thự
Các tấm này được mang đến công trường, lắp ghép và liên kết lại với nhau theo hình dáng
đó tiến hành phun hoặc trát bê tông để trở thành một hệ toàn khối.
3. Phương pháp mô hình hình hóa và phân tích kết cấu tấm BTCT 3D
Phương pháp mô  hình hóa và  phân tích kết cấu  được chọn dựa trên phương pháp phần tử
của các mẫu kết cấu tấm 3D, các mô hình sau được phát triển đồng thời: Một là mô hình phần tử k
phần tử thanh cho các thanh thép làm việc đồng thời. Hai là mô hình phần tử vỏ cho phần bản bê tô
thép và  sườn bê  tông làm việc  đồng thời với nhau. Hai mô  hình tính toán này cho kết quả  khá  sá
cấu, sai số  tương  đối giữa chúng là không nhiều. Mô  hình tính thứ  hai, dùng phần tử  vỏ  mô  hình
hơn dùng mô hình phần tử khối vì khối lượng tính toán của phần tử vỏ nhỏ hơn khối lượng tính toán
trọng hơn là kết quả của mô hình này cho ta là nội lực đơn vị (mô men uốn, lực màng, lực cắt), còn
kết quả là  ứng suất. Khi kiểm toán về mặt độ bền của bản bê tông, người ta cần nội lực chứ khôn
hình nghiên cứu  ứng xử  của các mẫu kết cấu tấm 3D là  mô  hình phần tử  vỏ  cho phần bản bê  tô
thép và sườn bê tông làm việc đồng thời với nhau [1]. Các phần tử thanh làm việc tiếp xúc với phần
vị giữa hai loại phần tử này ta dùng phần tử thanh 2 điểm nút hoặc phần tử bậc cao 3 điểm nút tươ
tử vỏ 4 hoặc 8 điểm nút.  
4. Xây dựng chương trình phát sinh mô hình phần tử hữu hạn tính kết cấu tấm 3D
Như đã nêu ở trên, phương pháp PTHH được [1] lựa chọn để mô hình hóa và tính toán kết 
được lựa chọn là mô hình phần tử vỏ cho phần bản bê tông, phần tử thanh cho các thanh thép và
với nhau.
Với những kết cấu đơn giản, quá mô hình hóa có thể được thực hiện bằng tay do khối lượng
cấu tạo và sự làm việc phức tạp hơn, việc tạo lưới phần tử hữu hạn phải được thực hiện trên máy
hình hóa phần tử hữu hạn. Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ thông tin đã có rất nhiều phầ
nhiên với những kết cấu chuyên biệt thì việc mô hình hóa trên các phần mềm cũng gặp nhiều khó
những kết cấu phổ thông là chính, giá thành cao (đặc biệt với những phần mềm của nước ngoài c
Việt, không thân thiện với các kỹ sư trong nước). Kết cấu tấm 3D cũng là một trong những trường h
3D, để tính toán nó các kỹ sư không thể áp dụng những mô hình phức tạp vì mất rất nhiều thời gian
hiện tính toán dựa trên các mô hình đã được giản hóa rất nhiều, do đó không thể phản ánh sát thực
tấm 3D khi chịu tải trọng. [1] đã xây dựng thành công phần mềm chuyên biệt để hỗ trợ phát sinh m
với phần mềm Midas phục vụ tính toán tấm 3D.
Để kiểm chứng phần mềm xây dựng mô hình, [1] đã tiến hành nghiên cứu thí nghiệm trên 
đối tượng nghiên cứu là tấm bản BTCT 3D.
5. Thí nghiệm mô hình vật lý và mô hình số cho kết cấu bê tông cốt thép 3D
Tiến hành thí nghiệm mô hình vật lý và mô hình số cho kết cấu bản như sau: 
5.1. Thí nghiệm mô hình vật lý: 
Thí nghiệm được tiến hành cho tấm có kích thước

ú Tấm được chế tạo thí nghiệm có chiều dài 2200 mm, chiều rộng 500 mm.

ú Tấm chế tạo gồm 2 tấm đơn có chiều dày 60 mm, khoảng cách giữa tim 2 tấm đơn là 120

  




 

 Quá trình chất tải được chia thành 05 cấp tải trọng.

5.2. Mô hình phần tử hữu hạn:

                ­ Mô hình vật liệu: các vật liệu trong mô hình số được tạo ra với các thông số tương đươn

thí nghiệm. 

                ­ Mô hình phần tử: sử dụng các phần tử vỏ (Shell) để mô tả các tấm đơn, sử dụng các ph

sử dụng các phần tử dầm để mô tả các sườn ở hai đầu.
Đánh số các nút: các nút ở tấm trên và dưới được đánh số như hình vẽ
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản