Bài báo trình bày phương pháp phân tích khung phẳng chịu tác dụng của tải trọng ngắn hạn với vật liệu đàn – dẻo biến dạng theo mô hình Clough có kể đến ảnh hưởng của hiệu ứng và tính phi tuyến hình học của kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
Trong tính toán thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, các đặc tính vật liệu được đơn giản hóa có “tính chất đồng nhất” và quan hệ ứng suất và biến dạng của các cấu kiện có dạng đàn hồi tuyến tính [1, 2]. Do đó, vai trò của cốt thép, đặc biệt là cốt đai, thường không được kể đến trong các đặc tính cơ học (độ cứng) của kết cấu. Một số phần mềm phântích kết cấu thông dụng hiện nay như Etabs, SAP2000 [3] thường phân tích kết cấu theo phương pháp này.
Cường độ nén tiêu chuẩn của vật liệu bê tông thông thường được đo bằng các thí nghiệm nén phá hủy các mẫu bê tông ở 28 ngày tuổi [1, 2]. Thực tế kết cấu bê tông cốt thép luôn tồn tại phần bê tông bị hạn chế (confined) bởi cốt đai tại đó cường độ chịu nén của bê tông trong vùng này tăng đáng kể [4], và mức độ gia tăng này có thể được thiết lập từ một số tham số đặc trưng. Tuy nhiên, việc mô tả ứng xử cơ học của bê tông bị giới hạn gặp nhiều khó khăn do chịu sự chi phối của các thông số khác nhau, chẳng hạn như cách bố trí của cốt thép dọc, cường độ chịu nén của bê tông, tỷ số thể tích và cường độ của cốt thép dọc [5].
Nhiều phân tích đã được thực hiện nhằm mô tả mối quan hệ ứng suất-biến dạng điển hình của bê tông hạn chế. Sheikh và cộng sự [6, 7], Chung và cộng sự [5] đã tiến hành các nghiên cứu phân tích và thực nghiệm về cơ chế ứng xử của bê tông bị hạn chế với các thông số đặc trưng khác nhau. Các tác giả đã đưa ra khái niệm về vùng bê tông hạn chế hiệu quả và đề xuất các mô hình đặc trưng về quan hệ ứng suất-biến dạng. Trên cơ sở mối quan hệ ứng suất-biến dạng của bê tông thông thường (không bị giới hạn), Kent và Park [8] đã phát triển một mô hình tiêu biểu cho bê tông bị hạn chế. Scott và cộng sự [9] đã thực hiện phân tích để phát triển các mô hình được đề xuất bởi Kent và Park.
Mander và cộng sự [4, 10] khảo sát các tác động hạn chế theo các cấu tạo khác nhau của cốt đai và trình bày mối quan hệ ứng suất-biến dạng của bê tông hạn chế như trong hình 1(a). Légeron và Paultre [11] đề xuất mô hình bê tông bị hạn chế mới dựa trên khả năng tương thích biến dạng và cân bằng lực ngang để dự đoán ảnh hưởng của cốt đai.
Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của cốt đai và miền bê tông bị hạn chế đối với ứng xử của nhà nhiều tầng BTCT chịu động đất bằng phần mềm OpenSees, sử dụng phần tử theo mô hình fiber để mô hình hóa kết cấu khung bê tông cốt thép có xét đến sự thay đổi cường độ của bê tông trong miền hạn chế bởi cốt đai. Trong bài viết, tác giả sử dụng mô hình phi tuyến của Mander để mô tả ứng xử của bê tông hạn chế và ứng xử phi tuyến của cốt thép được mô tả bằng mô hình song tuyến tính. Kết quả thu được cho thấy ảnh hưởng của đường kính và bước cốt thép đai đối với trạng thái nội lực-chuyển vị của công trình, làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu và độ dẻo của nhà nhiều tầng BTCT chịu động đất.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Buildata
