Trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép (BTCT), dự báo độ võng của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng sử dụng thường rất quan trọng. Biến dạng và chuyển vị của kết cấu liên quan nhiều đến sự tham gia làm việc của bê tông trong vùng kéo. Bài báo này giới thiệu một mô hình đơn giản phân tích ứng xử của dầm BTCT dưới tác dụng của tải trọng sử dụng. Mô hình cho phép xác định độ cứng và độ võng của dầm đơn giản có tính đến ảnh hưởng của bê tông vùng kéo (tension - stiffening).
Bê tông cốt thép (BTCT) là một trong những loại vật liệu xây dựng phổ biến nhất hiện nay. Các phương pháp phân tích và thiết kế thường được đơn giản hóa mặc dù tính không đồng nhất của BTCT ảnh hưởng khá nhiều đến ứng xử thực của kết cấu. Ở giai đoạn sau khi bê tông bị nứt, kết cấu có ứng xử phi tuyến.
Do cường độ chịu kéo của bê tông rất thấp nên nó hầu như không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của dầm. Tuy nhiên nó ảnh hưởng khá nhiều đến độ cứng uốn của dầm vì có sự tham gia làm việc của bê tông vùng kéo giữa hai vết nứt (còn gọi là hiệu ứng “tension stiffening”) ở trạng thái giới hạn sử dụng.
Ảnh hưởng của “tension stiffening” trong cấu kiện BTCT chịu uốn cũng được nhiều tác giả nghiên cứu. G. Creazza và R. Di Marco [4] đề xuất một mô hình toán học dùng để thiết lập quan hệ mô men - độ cong cho dầm vừa chịu uốn vừa chịu nén dọc trục có tính đến hiệu ứng “tension tiffening”. Mô hình này cũng xem xét đến ảnh hưởng của lực dính - trượt (bond stress - slip) giữa thép và bê tông đồng thời có kể đến tính phi tuyến của vật liệu.
4 phương trình vi phân cấp 1 biểu diễn cân bằng lực dọc, mô men, lực dính - sự trượt, tương thích biến dạng được thiết lập. Để giải hệ phương trình này, các tác giả sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn để giải. Maria Anna Polak và Kevin G. Blackwell [5] sử dụng phương pháp chia thớ trên mặt cắt tiết diện ngang cho cấu kiện chịu uốn và nén dọc trục có xem xét đến sự trượt giữa thép và bê tông.
Các tác giả đề xuất mô hình lực dính - sự trượt dựa trên giả thiết lực dính giữa thép và bê tông chỉ do phần gờ thép gây ra, bỏ qua lực dính do ma sát và do keo xi măng gây ra. Sử dụng các phương trình cân bằng thớ, các tác giả lập trình để tìm ra các mối quan hệ mô men - độ cong cho các cấu kiện chịu uốn – nén đồng thời. Kaklauskas và cộng sự [6] nghiên cứu ảnh hưởng co ngót lên độ võng của cấu kiện bê tông chữ nhật đặt thép đối xứng và không đối xứng có xem xét hiệu ứng “tension stiffening”.
Bài báo đã giới thiệu một mô hình phân tích ứng xử dầm BTCT chịu uốn dưới tác dụng của tải trọng sử dụng dạng tập trung có kể đến ảnh hưởng của bê tông vùng kéo giữa hai vết nứt. Mô hình đề xuất đơn giản hơn nhiều so với các mô hình của G. Creazza và R. Di Marco [4], Maria Anna Polak và Kevin G. Blackwell [5] nhưng vẫn giữ được bản chất làm việc của vật liệu bê tông và cốt thép, và cho kết quả phù hợp với thực nghiệm. Khảo sát tham số chỉ ra rằng sự đóng góp của bê tông vùng kéo là đáng kể khi thiết kế kết cấu ở trạng thái giới hạn sử dụng.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Buildata
