Nghiên cứu moment chảy của dầm thép - bê tông liên hợp bằng Ansys

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khả năng chịu uốn phẳng tới khi vật liệu thép đạt ứng suất chảy của dầm thép - bê tông liên hợp phụ thuộc vào cách thức thi công. Bài viết Nghiên cứu moment chảy của dầm thép - bê tông liên hợp bằng Ansys giới thiệu cách thức kiểm tra trong một số trường hợp cụ thể nhất định để so sánh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu moment chảy của dầm thép - bê tông liên hợp bằng Ansys

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 NGHIÊN CỨU MOMENT CHẢY CỦA DẦM THÉP - BÊ TÔNG LIÊN HỢP BẰNG ANSYS Nguyễn Văn Toản Bộ môn KTCT, Cơ sở 2 – Trường Đại học Thủy lợi, email: toannv@tlu.edu.vn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Chiều dài nhịp tính toán của dầm lựa chọn Khả năng chịu uốn phẳng tới khi vật liệu thỏa mãn: h = 0.44m ≥ 0.033L [1]  Chọn thép đạt ứng suất chảy của dầm thép - bê tông chiều dài nhịp tính toán L = 3.0m. liên hợp phụ thuộc vào cách thức thi công. Chọn vị trí điểm đặt tải trọng tĩnh tập Moment chảy được hiểu khi ứng suất trên trung P: a = 0.4L. biên dầm thép đạt giới hạn chảy của vật liệu P P thép đầu tiên. Khi tải trọng tác dụng vào từng giai đoạn mặt cắt làm việc khác nhau thì giá M = Pa trị moment chảy cũng thay đổi theo tải trọng Moment tác dụng. Từ đó cần đưa ra cách thức tác dụng nào để moment chảy của dầm liên hợp đạt Hình 1. Sơ đồ kết cấu khảo sát được lớn nhất dựa theo lý thuyết cộng tác và biến dạng phẳng trên mặt cắt ngang dụng theo từng giai đoạn từ AASHTO LRFD. Tuy nhiên, giá trị tính toán theo lý thuyết 2.1.2. Cấu tạo kết cấu luôn cần những phương pháp kiểm nghiệm lại. Nghiên cứu này giới thiệu cách thức kiểm tra trong một số trường hợp cụ thể nhất định để so sánh. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1. Giới thiệu về tính toán ứng suất Hình 2. Sơ đồ cấu tạo kết cấu trên mặt cắt ngang dầm liên hợp 2.1.1. Cơ sở lý thuyết Bài toán chấp nhận các giả thuyết cơ bản sau: - Vật liệu đàn dẻo lý tưởng. - Chưa xét các hiện tượng tái bền. - Giả thiết mặt cắt ngang phẳng Bernoulli: + Các mặt cắt ngang của dầm trước và sau biến dạng luôn phẳng và vuông góc với trục thanh. Hình 3. Mặt cắt ngang dầm liên hợp + Các thớ dọc dầm trong quá trình biến dạng không chèn ép hoặc đẩy xa nhau. Bảng 1. Mặt cắt dầm chủ chữ I bằng thép tổ Xét dầm có tiết diện đều và chiều cao h, bỏ hợp và bản BT tham gia liên hợp (mm) qua trọng lượng bản thân chịu uốn theo sơ tc bc tw Dw tt bs ts đồ. Tăng dần tải trọng P tới khi một trong hai 20 200 10 400 20 1000 150 biên dầm đạt trạng thái chảy. 54
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 2.1.3. Tính chất cơ lý của vật liệu 2.3. Moment chảy của mặt cắt liên hợp Chọn vật liệu thép chế tạo dầm cấp 345 có: Moment chảy My của dầm liên hợp thép – giới hạn chảy, N/mm2 (min.) 345; module bê tông là moment gây nên ứng suất chảy đầu đàn hồi, N/m2 2.0E+5; hệ số poisson 0.3. tiên tại bất kỳ bản biên nào của dầm thép. Vật liệu chế tạo bản bê tông có: cường độ Trong phạm vi giới hạn này mặt cắt ngang chịu nén 28 ngày, N/mm2 30; module đàn dầm thép vẫn còn trong giới hạn đàn hồi nên hồi, N/m2 2.9E+4; hệ số poisson 0.2. nguyên lý cộng tác dụng đúng. Do đó moment 2.2. Tổng quan về sức kháng uốn của chảy My là tổng hợp tác dụng riêng rẽ lên tiết dầm liên hợp diện thép (non-composite), tiết diện liên hợp 2.2.1. Phân loại mặt cắt liên hợp hiện hành ngắn hạn (short time composite) và tiết diện liên hợp dài hạn (long time composite). M M M Fy  D1  D2  AD ; SNC SLT SST M y  M D1  M D2  M AD Xét mô hình bài toán không có phần tải trọng thường xuyên tác dụng lên tiết diện Hình 4. Giả thiết phân phối ứng suất dầm liên hợp dài hạn MD2 = 0. Biểu thức trên trong mặt cắt khi đạt chảy viết lại [3]: M M Fy  D1  AD ; M y  M D1  M AD SNC SST 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Kết quả tính toán các trường hợp tải Hình 5. Giả thiết ứng suất phân phối trong mặt cắt khi đạt dẻo 2.2.2. Điều kiện đặc chắc của mặt cắt Bảng 2. Kiểm tra điều kiện của mặt cắt thép chữ I chịu uốn [1] Yếu tố Điều kiện kiểm tra Tính cân xứng 0.1≤ Iyc/Iy ≤ 0.9 Hình 6. Mối quan hệ thành phần moment Chiều cao bản D w  Fyt A t  Fyw A w  Fyc A c  và tải bụng chịu nén Dcp = Fyw A w Giới hạn của My là [637.309;942.331] tại moment dẻo kNm, ứng suất lớn nhất trên mặt cắt đạt được Độ mảnh của tại vị trí đoạn giữa nhịp, đáy của dầm thép. 2Dc / t w  6.77 E / f c bản bụng Giá trị ứng suất σmax = Fy = 345 MPa. Độ đặc chắc 2Dcp / t w  3.76 E / f yc của bản bụng 3.2. Mô hình phân tích số từ ANSYS Độ mảnh của Tiến hành phân tích số 2 trường hợp: bản cánh chịu bc / 2t c  0.382 E / f yc - TH1: Dầm ở giai đoạn không liên hợp, nén có mặt cắt chịu tải một lần ở giai đoạn chưa liên hợp, chắc P = 531.091kN 55
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 - TH2: Dầm ở giai đoạn liên hợp, chịu tải Bảng 3. Giá trị chuyển vị và ứng suất một lần ở giai đoạn liên hợp, P = 785.275kN. thu được tại nút chính giữa dầm Kết quả phổ ứng suất theo phương dọc trục: và dưới đáy dầm TH UY (m) SZ (Pa) SEQV (Pa) Không liên hợp Liên hợp Không -0.00632 1.278E+08 1.280E+08 liên hợp -0.00632 1.279E+08 1.281E+08 -4.26E-03 1.014E+08 1.018E+08 Liên hợp -4.26E-03 1.014E+08 1.018E+08 4. KẾT LUẬN Từ kết quả tính toán theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD và kết quả mô hình FEM bằng ANSYS, thấy: Với cùng tải trọng tác dụng, theo lý thuyết trên biên dầm bắt đầu đạt tới ứng suất chảy của thép, nhưng ứng Hình 7. Ứng suất phương dọc, SZ (Pa) suất từ mô hình số chưa đạt tới giá trị ứng suất chảy. Do có sự phân phối lại ứng suất Kết quả phổ ứng suất von Mises: trong dầm liên hợp nên ứng suất lớn nhất trong dầm liên hợp nhỏ hơn ở trong dầm Không liên hợp Liên hợp không liên hợp. Trên đây là kết quả bước đầu khi dùng mô hình dầm liên hợp trên ANSYS, tuy nhiên trong các nghiên cứu tiếp theo cần xem xét tới ứng xử phi tuyến của bê tông. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 4th ed., Washington DC, 2007. [2] ANSYS, Help and Guide Documentation [3] Lê Đình Tâm, Cầu Thép, NXB GTVT Hà Nội 2011. [4] Wai Fah Chen, Bridge Engineering Hình 8. Ứng suất von Mises, SEQV (Pa) Handbook, New York Inc., 2000. 56
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN NHỊP DẦM BTCT DƯL THI CÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ LẮP GHÉP TỊNH TIẾN Đặng Việt Đức Trường Đại học Thủy lợi, email: dangvietduc@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG thi công khó khăn, mặt bằng công trường, tập Công nghệ lắp ghép thể hiện nhiều ưu kết nguyên vật liệu chật hẹp. Đây là các điều kiện có thể gặp ở các công trình được xây điểm nổi trội đặc biệt trong thi công các dựng trong các thành phố lớn đông đúc chật công trình cầu vượt sông, cầu cao bê tông cốt hẹp hoặc các khu bảo tồn thiên nhiên với yêu thép dự ứng lực (BTCT DƯL) trong thành cầu hạn chế tối đa việc xâm hại điều kiện tự phố, các tuyến đường bộ và đường sắt cao tốc nhiên khu vực xây dựng kết công trình. Giải trên cao, vượt qua các tuyến giao thông đang pháp lắp hẫng tịnh tiên cho phép phần được hoạt động mà không gây ra bất kỳ sự cản trở hoàn thiện của kết cấu thành đường công vụ nào. Đó là tiến độ thi công đặc biệt nhanh (12 vận chuyển các phân đốt dầm hoặc thậm chí đến 24 giờ cho 1 nhịp 40m), không đòi hỏi là mặt bằng tập kết phục vụ thi công. mặt bằng thi công lớn, cầu cao có hướng tuyến thay đổi, cong trên mặt bằng và độ dốc dọc thay đổi. Do được đúc trong nhà xưởng, các phân đốt dầm có thể đạt chất lượng rất cao và có thể chế tạo hàng loạt, song song với công tác thi công móng mố trụ của công trình. Đây cũng là yếu tố kỹ thuật giúp đẩy nhanh tiến độ của công trình. Trong thời gian gần đây, công nghệ lắp ghép phân đoạn thường đi kèm giải pháp DƯL ngoài, giải pháp này cho phép thành và bản đáy dầm hộp được cấu tạo thanh mảnh hơn dẫn đến tĩnh tải kết cấu nhịp được giảm đi. Giải pháp DƯL ngoài cũng cho phép bố trí đường cáp linh Hình 1. Trình tự thi công hoạt hơn, kiểm soát tốt hơn chất lượng căng với giải pháp lắp hẫng tịnh tiến kéo cho hệ thống ứng suất trước, có thể xắp Như được thể hiện trong hình 1, trong giải xếp các bó cáp khai thác nhưng có tác dụng pháp thi công tịnh tiến, công tác lắp hẫng chỉ trong cả giai đoạn thi công và các bó chỉ được tiến hành ở một đầu và theo một hướng. phục giai đoạn thi công và sau đó được gỡ bỏ Hầu hết các công trình cầu thi công bằng giải trước khi công trình đem vào khai thác. pháp này đều áp dụng hệ thống trụ tạm để Trong các giải pháp lắp ghép hiện đại như giảm bớt chiều dài hẫng trong quá trình lắp lắp ghép tuần tự từng nhịp (span-by-span), ghép. Trong giai đoạn thi công, dầm chủ yếu lắp hẫng cân bằng (balanced cantilever) và chịu mô men âm, đặc biệt là khi đầu hẫng giải pháp lắp hẫng tịnh tiến (progressive vươn gần tới vị trí trụ tạm hoặc trụ cầu, tuy cantilever) thì giải pháp tịnh tiến đặc biệt nhiên khi dỡ bỏ hệ thống trụ tạm hoặc trong thích hợp với những công trình có điều kiện giai đoạn khai thác sẽ có sự khác biệt lớn về 57