intTypePromotion=1

Nghiên cứu ứng xử của dầm chịu lực cắt khi lực dính giữa bê tông và cốt dọc chịu kéo bị suy giảm cục bộ

Chia sẻ: Tuong Vi Danh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

0
22
lượt xem
0
download

Nghiên cứu ứng xử của dầm chịu lực cắt khi lực dính giữa bê tông và cốt dọc chịu kéo bị suy giảm cục bộ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này sử dụng phương pháp 3D-RBSM (3D-Rigid Body Spring Model) để đánh giá ứng xử của dầm chịu lực cắt bao gồm khả năng chịu lực cắt, hình dạng vết nứt do cắt và cơ chế kháng lực cắt, gồm cơ chế dầm và cơ chế vòm khi lực dính giữa bê tông và cốt dọc chịu kéo bị suy giảm cục bộ.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ứng xử của dầm chịu lực cắt khi lực dính giữa bê tông và cốt dọc chịu kéo bị suy giảm cục bộ

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 2<br /> <br /> 43<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA DẦM CHỊU LỰC CẮT KHI LỰC DÍNH<br /> GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT DỌC CHỊU KÉO BỊ SUY GIẢM CỤC BỘ<br /> RESEARCH ON SHEAR BEHAVIOUR OF SHEAR BEAMS AS BOND<br /> BETWEEN CONCRETE AND REBAR IS LOCALLY DETERIORATED<br /> Nguyễn Công Luyến<br /> Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; ncluyen@ud.edu.vn<br /> Tóm tắt - Lực dính giữa bê tông và cốt thép có ảnh hưởng không<br /> nhỏ đến khả năng chịu lực của kết cấu. Khi cốt thép bị ăn mòn, lực<br /> dính này bị giảm và từ đó làm ảnh hưởng đến khả năng chịu lực<br /> của kết cấu. Công cụ để nghiên cứu ảnh hưởng của lực dính đến<br /> ứng xử của kết cấu, đặc biệt là ứng xử lực cắt vì vậy thực sự cần<br /> thiết. Bài báo này sử dụng phương pháp 3D-RBSM (3D-Rigid Body<br /> Spring Model) để đánh giá ứng xử của dầm chịu lực cắt bao gồm<br /> khả năng chịu lực cắt, hình dạng vết nứt do cắt và cơ chế kháng<br /> lực cắt, gồm cơ chế dầm và cơ chế vòm khi lực dính giữa bê tông<br /> và cốt dọc chịu kéo bị suy giảm cục bộ. Kết quả nghiên cứu cho<br /> thấy, sự giảm lực dính làm thay đổi cơ chế kháng lực cắt trong<br /> dầm: làm tăng cơ chế vòm vì ứng suất trong cốt thép không thể<br /> truyền qua bê tông một cách tốt nhất. Hiện tượng này gây nên sự<br /> thay đổi trong khả năng chịu lực và dạng phá hoại của dầm.<br /> <br /> Abstract - Bond between concrete and reinforcement bar has a<br /> significant influence on load capacity of structures. As reinforcement<br /> bar is corroded, such a bond is deteriorated and consequently<br /> affects structures' load capacity. In order to profoundly understand<br /> the effect of bond on structural behaviour, particularly shear<br /> behaviour, numerical investigation would definitely be useful based<br /> on powerful numerical tools. In this study, shear behaviour with<br /> bond deterioration including shear strength, crack pattern and shear<br /> mechanism based on beam and arch actions is investigated by<br /> using 3-D Rigid-Body-Spring-Model (3-D RBSM). The results show<br /> that deterioration in bond strength may result in the transition in<br /> shear resistant mechanism – dramatically build-up arch action<br /> because tensile force in longitudinal bars could not transfer to<br /> concrete perfectly. This phenomenon leads to the changes in load<br /> capacity and failure mode of shear beams.<br /> <br /> Từ khóa - ứng xử lực cắt; sự suy giảm lực dính; cơ chế kháng lực<br /> cắt; cơ chế dầm; cơ chế vòm.<br /> <br /> Key words - shear behaviour; bond deterioration; shear resistant<br /> mechanism; beam action; arch action.<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Khi cốt thép bị ăn mòn do ảnh hưởng của môi trường,<br /> đường kính cốt thép cũng như lực dính giữa bê tông và cốt<br /> thép bị giảm sẽ gây ra sự thay đổi khả năng chịu lực của<br /> kết cấu. Khi lực dính này tốt, ứng suất trong cốt thép được<br /> truyền qua bê tông tốt, đảm bảo sự làm việc đồng thời giữa<br /> bê tông và cốt thép. Ngược lại, khi lực dính này giảm, sự<br /> truyền ứng suất cũng giảm, sự phối hợp làm việc giữa bê<br /> tông và cốt thép cũng giảm. Xue và cộng sự (2010) đã làm<br /> một số thí nghiệm về khả năng chịu lực cắt của kết cấu dầm<br /> bị ăn mòn cốt thép dọc chịu kéo. Xue tìm thấy rằng, sự ăn<br /> mòn của cốt dọc chịu kéo, mà kết quả chính là gây ra sự<br /> suy giảm lực dính giữa bê tông và cốt dọc chịu kéo (sau<br /> đây gọi tắt là lực dính), đã làm thay đổi cơ chế kháng lực<br /> cắt trong dầm, cụ thể là làm tăng khả năng chịu lực cắt.<br /> Mặc dù vậy, Xue chưa nêu rõ cụ thể sự thay đổi trong cơ<br /> chế kháng lực cắt của dầm. Hơn nữa, thí nghiệm của ông<br /> cũng chưa nêu rõ sự ảnh hưởng của ăn mòn cục bộ của cốt<br /> chịu kéo trên chiều dài dầm, hay nói cách khác là sự thay<br /> đổi lực dính cục bộ lên cơ chế kháng lực cắt của dầm. Vì<br /> vậy, bài báo này, bằng cách sử dụng phương pháp<br /> 3D-RBSM, sẽ nghiên cứu sự suy giảm lực dính cục bộ lên<br /> cơ chế kháng lực cắt của dầm. Thông qua sự phân bố ứng<br /> suất trong 3D-RBSM, cơ chế kháng lực cắt sẽ được chia<br /> tách thành cơ chế dầm (beam action) và cơ chế vòm (arch<br /> action), từ đó làm sáng tỏ sự thay đổi trong cơ chế kháng<br /> lực cắt của dầm bị suy giảm lực dính cục bộ.<br /> <br /> mô phỏng vật liệu liên tục bằng tập hợp các phần tử cứng<br /> (rigid particles). Các phần tử này liên kết với nhau bằng các<br /> liên kết nằm trên các mặt biên giữa các phần tử, được mô tả<br /> như Hình 1. Các phần tử này được tạo ra một cách ngẫu nhiên,<br /> gọi là Voronoi diagram. Tại tâm mỗi phần tử có 6 bậc tự do.<br /> <br /> 2. Mô hình phân tích bằng phương pháp 3D-RBSM<br /> Mô hình 3D-RBSM (three-dimensional Rigid Body<br /> Spring Model) được phát triển bởi Yamamoto và cộng sự<br /> (2008). Mô hình này dựa trên phương pháp phần tử rời rạc,<br /> <br /> Vertex of<br /> boundary face<br /> <br /> Spring<br /> location<br /> <br /> Springs at<br /> integration point<br /> <br /> Voronoi diagram<br /> <br /> Nucleus<br /> <br /> Hình 1. 3D-RBSM<br /> <br /> Một liên kết pháp tuyến và hai liên kết tiếp tuyến được<br /> đặt tại tâm điểm của mỗi tam giác tạo bởi trọng tâm và đỉnh<br /> của mặt biên giữa hai phần tử (vertex of boundary face).<br /> Ứng xử phi tuyến của bê tông được đặt vào các liên kết.<br /> Ứng xử của các liên kết này cung cấp một sự thông hiểu về<br /> tương tác giữa các phần tử, thay vì ứng xử bên trong từng<br /> phần tử như cơ học liên tục (Yamamoto và cộng sự, 2008).<br /> Việc mô phỏng sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép<br /> đến ứng xử sau nứt bằng 3D-RBSM đã được thực nghiệm<br /> và kết quả cho thấy rằng mô hình này cho kết quả chính<br /> xác, đặc biệt là hình dạng vết nứt, vị trí vết nứt (Yamamoto<br /> và cộng sự, 2008).<br /> Để nghiên cứu một cách rõ ràng ảnh hưởng của sự suy<br /> giảm lực dính lên ứng xử chịu lực cắt của dầm, trước hết<br /> dầm được thiết kế với tỷ số nhịp cắt (shear span) a và chiều<br /> cao hiệu quả (effective depth) d bằng 3,14. Cốt đai được<br /> đặt tại một nhịp cắt để tránh phá hoại do cắt xảy ra trên<br /> nhịp này, trong khi trên nhịp cắt còn lại không bố trí cốt đai<br /> <br /> Nguyễn Công Luyến<br /> <br /> 44<br /> <br /> nhằm để phá hoại do cắt xảy ra. Đồng thời trên nhịp cắt<br /> này, lực dính bị giảm trên toàn chiều dài nhịp cắt. Dầm này<br /> ký hiệu là dầm SS, được mô tả trên Hình 2(a). Dầm thứ hai<br /> được thiết kế về cơ bản giống dầm SS. Tuy nhiên trên dầm<br /> này, chỉ 200 mm ở giữa nhịp cắt bị giảm lực dính, như trên<br /> Hình 2(b). Dầm này ký hiệu là dầm MSS200. Cả hai dầm<br /> đều là dầm đơn giản có một điểm đặt lực tập trung. Mô<br /> hình phân tích của các dầm này bằng RBSM được thể hiện<br /> như Hình 3. Kích cỡ trung bình của phần tử là 20 mm. Cốt<br /> thép được mô phỏng bằng phần tử dầm. Lực dính giữa bê<br /> tông và cốt thép được mô phỏng bằng phần tử zero-link và<br /> mối quan hệ giữa cường độ lực dính và sự trượt được mô<br /> phỏng như Hình 4. Trong phạm vi bài báo này, lực dính bị<br /> giảm bằng cách thay đổi cường độ lực dính cực đại
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2