Ảnh hưởng của cốt thép xiên đến sự làm việc của dầm nối trong kết cấu vách - lõi nhà nhiều tầng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Ảnh hưởng của cốt thép xiên đến sự làm việc của dầm nối trong kết cấu vách - lõi nhà nhiều tầng trình bày mô hình bằng phần tử hữu hạn (PTHH) cho trường hợp dầm nối BTCT bằng phần mềm VecTor2 theo lý thuyết miền nén cải tiến (MCFT) để khảo sát vai trò của cốt thép xiên với sự làm viêc của dầm nối khi chịu lực, kết quả được so sánh với kết quả thực nghiệm và tính toán theo tiêu chuẩn ACI: 318-2019 để đánh giá kết quả phân tích của mô hình PTHH.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của cốt thép xiên đến sự làm việc của dầm nối trong kết cấu vách - lõi nhà nhiều tầng

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 ẢNH HƯỞNG CỦA CỐT THÉP XIÊN ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM NỐI TRONG KẾT CẤU VÁCH - LÕI NHÀ NHIỀU TẦNG Đoàn Xuân Quý1, Nguyễn Tiến Chương1 Trường Đại học Thuỷ lợi, email: quydx@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG mô hình PTHH sẽ mô hình cả 2 đoạn tường lõi ở hai bên dầm để tạo điều kiện biên. Dầm nối có vai trò quan trọng trong sự Dầm nối được nghiên cứu trong bài báo là làm việc của các kết cấu vách, lõi nói chung mẫu dầm CB20-1 theo nghiên cứu của E. Lim và lõi nửa kín nói riêng trong nhà nhiều tầng. Các nghiên cứu trong [1] [2] chỉ ra sự tương (2016) [5]. Dầm có kích thước 3050cm, tỉ lệ tác và hiệu quả của dầm nối trong hệ kết cấu. nhịp trên chiều cao bằng 2 - dạng dầm cao Dầm nối đã được nghiên cứu trên nhiều (deep beam). Đầu tiên mô hình hóa, lựa chọn thực nghiệm nhằm đưa ra mô hình (MH) làm các thông số cho khớp với thí nghiệm, sau đó việc tính toán đúng nhất (Paulay và Binney - điều chỉnh để khảo sát ảnh hưởng của cốt 1974 [3], Naish - 2010 [4], Lim - 2016 [5]). thép xiên. Các nghiên cứu đều cho thấy sự làm việc thực nghiệm cho kết quả cao hơn về khả năng chịu lực so với tính toán lý thuyết. Đồng thời, các mô phỏng số cũng cho kết quả sát với khảo sát bằng thực nghiệm. Bài báo trình bày mô hình bằng phần tử hữu hạn (PTHH) cho trường hợp dầm nối BTCT bằng phần mềm VecTor2 [6] [7] theo lý thuyết miền nén cải tiến (MCFT) [8] để khảo sát vai trò của cốt thép xiên với sự làm viêc của dầm nối khi chịu lực, kết quả được Hình 1. Mô hình dầm nối bằng PTHH so sánh với kết quả thực nghiệm và tính toán theo tiêu chuẩn ACI: 318-2019 [9] để đánh Mô hình PTHH [7] của dầm nối như trên giá kết quả phân tích của mô hình PTHH. Hình 1 bao gồm có các tấm vật liệu BTCT có thép phân bố đều theo hàm lượng ứng với cốt 2. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DẦM NỐI thép đai, các thanh cốt dọc và cốt chéo được nhúng vào như các phần tử thanh với liên kết Tính toán lõi nửa kín kết cấu nhà nhiều bám dính hoàn toàn với bê tông. tầng cho thấy mặc dù lõi làm việc xoắn Điều kiện tác dụng là chuyển vị cưỡng bức nhưng dầm nối làm việc trong mặt phẳng của xuống dưới cho tường bên phải. Tiến hành nó và chịu nội lực mô men lớn nhất ở hai đầu phân tích đẩy dần cho mô hình dầm cho đến và lực cắt không thay đổi. khi dầm nối bị phá hoại. Đầu tiên, phân tích Trong cơ cấu làm việc của lõi, dầm nối sẽ dầm nối theo mẫu CB20-1, hiệu chỉnh thông ngăn cản sự trượt giữa 2 tường lõi đối diện. số mô hình cho phù hợp với kết quả thí Như vậy, nếu tách riêng dầm nối để nghiên nghiệm. Sau đó thay đổi hàm lượng cốt thép cứu có thể xác định sơ đồ tính của dầm nối là xiên (CX%) để khảo sát quan hệ giữa CX với một đầu ngàm và một đầu ngàm trượt. Trong khả năng chịu cắt của dầm nối. 157
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 Vật liệu bê tông và cốt thép được làm việc (Vn = 2Avdfysin) là kết quả tính toán theo đàn hồi dẻo được khai báo theo các mô hình công thức của tiêu chuẩn ACI. Kết quả cho với cường độ và mô đun đàn hồi cát tuyến thấy, tính toán theo công thức của ACI là theo tiêu chuẩn ACI với f’c = 52MPa, thép thiên về an toàn, càng tăng hàm lượng thì đai và thép dọc có fy = 468MPa và thép xiên khả năng tính toán của công thức sẽ gần với có fy = 440MPa, E = 33892MPa. giá trị mô hình. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Trên Hình 3 cũng cho thấy, khi tăng hàm lượng cốt xiên, hai đường thẳng có xu hướng 3.1. Quan hệ lực - chuyển vị tiến gần nhau, điều này cho thấy khả năng chịu Kết quả phân tích mô hình PTHH cho ta cắt của bê tông là sự kết hợp của các thành kết quả dưới đây (Hình 2) về quan hệ lực - phần cốt thép với bê tông theo hướng làm việc chuyển vị. đồng thời. Nếu cộng đại số khả năng chịu cắt tính theo công thức của dầm thường với giá trị Vn_ACI sẽ cho kết quả lớn hơn khả năng chịu cắt dự báo được theo MCFT. Bảng 1. Khả năng chịu cắt của dầm nối theo hàm lượng cốt xiên (%) CX (%) V_MCFT (KN) Vn_ACI (KN) 0.00% 738 0 0,44% 821 166 0,88% 919 331 1,76% 1101 662 2,64% 1298 995 Hình 2. Đường cong lực - tỉ lệ Drift của mẫu CB20-1 theo kết quả thí nghiệm và phân tích 3,52% 1467 1325 Hình 2 thể hiện quan hệ lực chuyển vị (thông qua tỉ số độ lệch chuyển vị so với chiều dài dầm - Drift ratio). Kết quả về lực lớn nhất tác dụng lên dầm và chuyển vị đỉnh của mô hình PTHH khá tương đồng với kết quả thí nghiệm của Lim. Độ dẻo của dầm tính được là (7,3% + 1,4%)/1.4% = 6,2. So với độ dẻo của dầm đặt cốt thép thông thường cùng kích thước và cùng khả năng chịu cắt là (mẫu CB20-2- Lim) (5,3% + 1,4%)/1,4% = 4,8, dầm nối đặt cốt thép chéo độ dẻo tăng gần 30%. 3.2. Khảo sát sự làm việc của dầm khi thay đổi hàm lượng cốt thép xiên. Hình 3. Khả năng chịu cắt của dầm nối theo hàm lượng cốt thép xiên (%) Trên Bảng 1, Hình 3 thể hiện khả năng chịu lực lớn nhất của dầm nối theo hàm Theo công thức giới hạn cường độ dầm do lượng cốt thép xiên. Đường V_MCFT là lực lo ngại dầm bị nứt với giá trị lực cắt theo ACI cắt theo mô hình PTHH, đường Vn_ACI là 0,83 f c bd = 898KN. Giá trị này ứng với 158
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 hàm lượng cốt xiên khoảng 0,88% nhỏ hơn cốt thép xiên có cùng khả năng chịu cắt (dầm kết quả thí nghiệm ứng với CX = 1,76% mặc CB20-1 so với dầm CB20-2 của Lim). dù dầm nối vẫn làm việc trong giới hạn vết nứt cho phép. Việc hạn chế khả năng chịu cắt 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO của dầm cũng thiên về an toàn. [1] Nguyễn Tiến Chương, Phân tích kết cấu nhà Trên Hình 4 thể hiện đường cong lực - độ cao tầng. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, lệch (tỉ lệ Drift) của dầm theo hàm lượng cốt 2015. thép xiên. Kết quả phân tích cho thấy, khi [2] Nguyễn Tiến Chương, Đoàn Xuân Quý, hàm lượng cốt thép xiên tăng lên, không chỉ ‘Ảnh hưởng của độ cứng dầm nối đến sự khả năng chịu cắt tăng lên, mà góc dốc của làm việc chịu xoắn của kết cấu lõi nhà cao biểu đồ sau khi lực đạt đỉnh cũng lớn lên. tầng’, Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Nghĩa là dầm sẽ giữ được lực lớn ở mức biến Vật rắn lần thứ XIV, Đại học Trần Đại dạng nhiều hơn. Khi so sánh với với trường Nghĩa, Thành phố Hồ Chí Minh, 19- 20/7/2018, Jul. 2018. hợp khi dầm không có cốt xiên (đường [3] T. Paulay and J.R. Binney, ‘Diagonally CX = 0%) điều này được thể hiện rõ hơn. Reinforced Coupling Beams of Shear Walls’, Symp. Pap., vol. 42, pp. 579-598, Jan. 1974. [4] D. Naish, A. Fry, R. Klemencic, and J. Wallace, ‘Reinforced Concrete Coupling Beams-Part II: Modeling’, ACI Struct. J., p. 10, 2013. [5] E. Lim, S.-J. Hwang, T.-W. Wang, and Y.- H. Chang, ‘An Investigation on the Seismic Behavior of Deep Reinforced Concrete Coupling Beams’, ACI Struct. J., vol. 113, no. 2, Mar. 2016, doi: 10.14359/51687939. [6] VecTor Analysis Group, ‘VecTor2 - Finite Element Analysis of Reinforced Concrete 4.2’. 2017. [7] Nguyễn Tiến Chương, Đoàn Xuân Quý, Hình 4. Sự làm việc của dầm nối ‘Ảnh hưởng của hàm lượng cốt thép đai theo hàm lượng cốt thép xiên CX trong lanh tô đến sự làm việc của kết cấu vách kép chịu tải trọng ngang’, Hội nghị 4. KẾT LUẬN Khoa học thường niên Trường Đại học Kết quả phân tích dầm nối có các cốt thép Thuỷ lợi, Hà Nội năm 2019, Nov. 2019. xiên trên đây cho thấy: [8] Vecchio F. J, Collins M, ‘The Modified - Kết quả phân tích theo lý thuyết miền nén Compression Field Theory for Reinforced cải tiến (MCFT) sát với kết quả thí nghiệm. Concrete Elements Subjected to Shear’, ACI Journal. Titled no, 83 - 22, 1986. - Khả năng chịu lực cắt của dầm nối tính [9] Chương N. T. and Quý Đ. X., "Tính toán theo MCFT cao hơn so với tính toán theo ACI. khả năng chịu cắt của dầm nối trong kết cấu - Khả năng chịu lực cắt của dầm nối có cốt lõi nhà cao tầng đặt cốt thép thông thường thép xiên cao hơn đáng kể so với dầm không theo TCVN 5574:2018", Hội nghị Khoa học có cốt thép xiên có cùng hàm lượng thép dọc thường niên Trường Đại học Thuỷ lợi, (Hình 4, đường CX = 0% ở thấp nhất). Hà Nội, năm 2020, p. 4, 2020. - Độ dẻo của dầm nối có cốt thép xiên cao hơn đáng kể (gần 30%) so với dầm không có 159