Qua so sánh về các biểu đồ phân bố nhiệt độ trên tiết diện dầm bê tông cốt thép xác định được qua thử nghiệm đốt và qua phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn với hai cách áp dụng tác động của nhiệt khác nhau lên mô hình dầm giống hệt như mẫu đã được thử nghiệm, bài viết muốn chứng minh cách tốt nhất để áp dụng tác động của nhiệt lên các mô hình tính toán nếu khả năng chịu lửa của mẫu được đánh giá bằng thử nghiệm theo ISO 834.
Trong thiết kế kết cấu chịu tác động của lửa đòi hỏi phải xác định được sự phân bố nhiệt độ trong cấu kiện hoặc kết cấu. Ở mức độ đơn giản nhất, có thể áp dụng các biểu đồ phân bố nhiệt độ trên tiết diện ngang tương ứng với những khoảng thời gian tác động của lửa tiêu chuẩn [1] khác nhau (những biểu đồ này thường được cho sẵn trong một số tài liệu thiết kế như [3] [4] hoặc [5]). Trong những trường hợp riêng, có thể dùng các phần mềm bằng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để phân tích về nhiệt độ, khi đó đòi hỏi phải áp dụng tác động của nhiệt từ ngọn lửa hoặc đám cháy lên mô hình.
Theo EN 1991-1-2 [6], tác động của nhiệt lên bề mặt lộ lửa của cấu kiện được biểu diễn dưới dạng thông lượng nhiệt và gồm hai thành phần là nhiệt đối lưu (ℎ̇ぁ〲ぇ,〰) và nhiệt bức xạ (ℎ̇ぁ〲ぇ,ぅ). Tuy nhiên, các mô hình đám cháy dùng cho thiết kế cũng như thử nghiệm đốt lại thường được biểu diễn dưới dạng một hàm số của nhiệt độ khoang cháy theo thời gian [7] [8] (còn gọi đường quan hệ Nhiệt độ - thời gian tiêu chuẩn).
Các nghiên cứu về sự làm việc của kết cấu dưới tác động của lửa trong đó có kết hợp giữa thực nghiệm và phân tích lý thuyết, thì các kết quả kiểm soát nhiệt độ của thiết bị thử nghiệm (đường quan hệ Nhiệt độ - thời gian ghi nhận được trong thực nghiệm) sẽ được dùng làm số liệu đầu vào về tác động của nhiệt áp dụng lên mô hình phân tích bằng chương trình máy tính.
Nếu việc áp dụng tác động của nhiệt vào mô hình không đúng với bản chất số liệu của phép đo thì có thể dẫn đến những sai lệch giữa kết quả đo phân bố nhiệt độ trên tiết diện hoặc cấu kiện với kết quả phân tích về nhiệt độ của các mô hình tính. ANSYS [9] là một phần mềm khá mạnh trong việc giải bài toán phân tích về truyền nhiệt và cũng có một số nghiên cứu trong lĩnh vực kết cấu chịu tác động của lửa đã khai thác phần mềm này như một công cụ cho việc phân tích bằng mô hình phần tử hữu hạn về cả khía cạnh nhiệt độ và kết cấu, ví dụ như [10] [11] [12].
Ở mô hình phân tích về nhiệt độ đề cập trong [11] hoặc [12], bê tông và thép tương ứng được mô hình hóa bằng phần tử khối đặc và phần tử thanh, còn sự truyền nhiệt từ đám cháy vào các phần tử trong mô hình được thực hiện thông qua một loại phần tử phẳng có hiệu ứng bề mặt (gọi chung là phần tử hiệu ứng bề mặt).
Các nhận xét trong [13] cho rằng, việc chuyển đổi nhiệt độ của môi trường lò thử nghiệm sang thông lượng nhiệt là rất phức tạp và gần như không thể thực hiện được nếu không có các biện pháp đo bổ sung số liệu trong quá trình thử nghiệm.
Các kết quả nghiên cứu so sánh trình bày trong bài viết cho thấy, có thể áp dụng APDL 18.1 trong bài toán phân tích dầm bê tông cốt thép chịu tác động của lửa theo mô hình 3D có xét đến sự làm việc đồng thời của cả bê tông và cốt thép. Khả năng này cho phép áp dụng APDL 18.1 để phân tích các bài toán đòi hỏi phải xem xét sự làm việc chịu lực và chịu lửa trong không gian 3 chiều của các cấu kiện kết cấu.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
BuilData
