Sàn panel bê tông cốt thép ba lớp với lớp giữa từ vật liệu dẫn nhiệt thấp và lớp ngoài làm từ vật liệu bê tông chịu lực đang dần trở thành kết cấu triển vọng sử dụng làm kết cấu bao che trong công trình xây dựng. Sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép ba lớp sử dụng các loại bê tông khác loại dưới tác dụng của tải trọng bị ảnh nhiều từ các lớp vật liệu khác loại và cốt thép sử dụng. Trong bài báo này, nhóm tác giả nghiên cứu về sự ảnh hưởng của tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa hai lớp bê tông khác loại của lớp trong, lớp ngoài và hàm lượng cốt thép sử dụng đến khả năng kháng nứt của kết cấu sàn panel bê tông cốt thép ba lớp dưới tác dụng của tải trọng
Ngày nay, sự biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu đang đặt ra nhiệm vụ cho sự phát triển khoa học công nghệ để con người có thể thích ứng với yêu cầu này. Một trong những hướng phát triển của các kết cấu xây dựng đáp ứng yêu cầu về giảm nhiệt lượng truyền từ bên ngoài tòa nhà vào bên trong các tòa nhà là sử dụng kết cấu bao che bê tông cốt thép ba lớp có lớp giữa từ vật liệu bê tông dẫn nhiệt thấp, lớp ngoài sử dụng bê tông chịu lực. Loại kết cấu này đang được phát triển và sử dụng ngày càng rộng dãi trong công trình dân dụng, công trình công nghiệp và các công trình công cộng,…. [1-4].
Ảnh minh họa: Internet
Kết cấu bê tông cốt thép ba lớp có lớp giữa từ vật liệu bê tông dẫn nhiệt thấp như bê tông xốp, bê tông bọt,…với chiều dày phụ thuộc vào yêu cầu cách nhiệt của kết cấu bao che. Lớp ngoài của kết cấu ba lớp sử dụng bê tông có khả năng chịu lực như bê tông nặng, bê tông keramzit,… [4], [5] & [6] với chiều dày của lớp bê tông ngoài thường không nhỏ hơn 40mm để đáp ứng yêu cầu về cấu tạo bảo vệ cốt thép và các yêu cầu về chịu lực [6], [7], [8]. Sự làm việc của kết cấu nhiều lớp với việc kết hợp các vật liệu khác loại dưới tác dụng của tải trọng, đòi hỏi sự phát triển nghiên cứu lý thuyết tính toán cho loại kết cấu này.
Trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu trình bày các phương pháp khác nhau, sử dụng tính toán các kết cấu bê tông cốt thép nhiều lớp. Trong các nghiên cứu [9], [10] các tác giả đề xuất phương pháp tính toán ứng suất - biến dạng của kết cấu có tiết diện mặt cắt ngang từ ba lớp vật liệu khác loại được quy đổi về tiết diện chữ I sử dụng một loại vật liệu, trên cơ sở quy đổi tỷ lệ mô đun đàn hồi ban đầu của các loại bê tông. Phương pháp này bỏ qua các đặc tính cơ lý khác nhau của các loại vật liệu, và coi các lớp vật liệu liên kết toàn khối với nhau.
Trong các nghiên cứu [11], [12], [13], các tác giả trình bày phương pháp tính toán ứng suất - biến dạng của kết cấu bê tông cốt thép ba lớp dựa trên mối quan hệ ứng suất biến dạng riêng của mỗi lớp. Trên mặt cắt tiết diện ngang của kết cấu, các tác giả đã giả thuyết rằng tại mặt tiếp xúc giữa hai lớp vật liệu có cùng biến dạng, nhưng do đặc tính khác nhau vật liệu có mô đun đàn hồi khác nhau nên tại vị trí đó có bước nhảy về ứng suất ở 2 lớp vật liệu khác loại.
Phương pháp tính toán này cho phép xét đến các đặc tính cơ lý khác nhau của các loại vật liệu khác loại. Trong quá trình sản xuất kết cấu bê tông cốt thép nhiều lớp vật liệu, một vùng tiếp xúc hình thành giữa các lớp vật liệu khác loại kề nhau dưới dạng một lớp liên kết do sự xâm nhập của các hạt cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ từ lớp này xâm nhập vào lớp kia.
Các phát hiện này đã được trình bày và chỉ ra trong các nghiên cứu [14], [15], [16]. Sự hình thành lớp liên kết giữa hai lớp vật liệu khác loại ảnh hưởng đến mô hình tính toán và phương pháp tính toán kết cấu nhiều lớp sử dụng vật liệu khác loại dưới tác dụng của tải trọng. Kết quả nghiên cứu trong các công bố [17], [18], [19], [20] đã trình bày phương pháp tính toán kết cấu bê tông cốt thép nhiều lớp sử dụng vật liệu khác loại, có xét đến sự hình thành lớp liên kết dựa trên giả thuyết về lớp liên kết của Kirchhoff–Love.
Phương pháp tính toán này phù hợp hơn với sự làm việc thực tế của kết cấu. Ngoài ra, có thể kể đến một số nghiên cứu khác phát triển lý thuyết tính toán kết cấu bê tông cốt thép nhiều lớp sử dụng vật liệu khác loại như: Ảnh hưởng của các tính chất cơ lý của bê tông và các tham số hình học của các lớp vật liệu được phân tích trong công bố [21].
Ảnh hưởng phi tuyến hình học và tính chất đàn dẻo của bê tông đến trạng thái ứng suất-biến dạng của kết cấu nhiều lớp được nghiên cứu trong công bố [22]. Sự xuất hiện của các vết nứt trong lớp bên trong được trình bày ở công bố [23]. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở trong các công bố [6], [10] đã trình bày ảnh hưởng của các tham số trong quy trình sản xuất kết cấu đến việc hình thành lớp tiếp xúc giữa các lớp bê tông khác nhau.
Trạng thái ứng suất-biến dạng của sàn nhiều lớp uốn đã được phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn trong công bố [24]. Tuy nhiên, các phương pháp tính toán này tỏ ra khá phức tạp để các kỹ sư sử dụng khi thiết kế các kết cấu nhiều lớp dưới tác dụng của tải trọng. Vì vậy, việc nghiên cứu vận dụng các phương pháp có sẵn kết hợp với tiêu chuẩn TCVN 5574-2018 để áp dụng cho các kết cấu nhiều lớp là một vấn đề cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
Trong bài báo này, các tác giả tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ mô đun đàn hồi giữa hai lớp bê tông khác loại ở lớp trong và lớp ngoài và hàm lượng cốt thép sử dụng ảnh hưởng đến khả năng kháng nứt của kết cấu sàn panel bê tông cốt thép ba lớp dưới tác dụng của tải trọng.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
BuilData
