Khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông nhẹ cốt liệu rỗng đã được đề cập trong các tiêu chuẩn thiết kế trên thế giới, tuy nhiên việc áp dụng còn hạn chế. Bài báo đề xuất một mô hình tính toán khả năng chống chọc thủng của bản sàn bê tông nhẹ dựa trên lý thuyết vết nứt tới hạn (CSCT).
Mô hình đề xuất được phát triển từ việc phân tích cơ chế phá hoại có kể đến đường kính, tính chất cốt liệu và góc xoay của bản, phản ánh sát hơn ứng xử của bản bê tông nhẹ sau nứt.
Ảnh minh họa Internet
Kết quả của mô hình tính toán đề xuất được kiểm chứng trên các dữ liệu thực nghiệm của 26 mẫu sàn được công bố trong các nghiên cứu uy tín trên thế giới. Kết quả kiểm chứng cho thấy mô hình đề xuất dự báo khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông nhẹ chính xác và có độ tin cậy đảm bảo.
Sàn phẳng bê tông cốt thép được sử dụng phổ biến trong các công trình dân dụng và công nghiệp nhờ ưu điểm giảm chiều cao tầng, tăng tính linh hoạt cho việc bố trí không gian kiến trúc và thuận lợi trong thi công.
Ngày nay, bê tông cốt liệu nhẹ (Lightweight Aggregate Concrete - LWAC) càng được quan tâm trong xây dựng nhờ khả năng giảm tải trọng bản thân kết cấu, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm tác động đến môi trường. Tuy nhiên, do có mô đun đàn hồi thấp hơn, cường độ chịu kéo nhỏ hơn và cơ chế cài cốt liệu khác so với bê tông thường, khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông cốt liệu nhẹ có thể suy giảm so với bê tông thường và cần được đánh giá bằng các mô hình tính toán phù hợp.
Hiện nay, các tiêu chuẩn thiết kế như TCVN 5574:2018 [1], ACI 318-19 [2], Eurocode 2 [3], Fib Model Code 2010 [4] đều đã đề cập đến khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông nhẹ, tuy nhiên do cơ sở tính khác nhau nên cho kết quả dự báo khác nhau. Trong Fib Model Code 2010 [4] và nghiên cứu của Aurelio Muttoni [5], đường kính cốt liệu hiệu quả của bê tông nhẹ được giả thiết bằng không (dg = 0) để xét đến sự suy giảm cơ chế cài cốt liệu trong vết nứt do hiện tượng phá vỡ các hạt cốt liệu.
Kết quả nghiên cứu của Caratelli [6] lại cho thấy các hạt cốt liệu không bị phá vỡ, không quan sát thấy sự suy giảm đáng kể của cơ chế cài cốt liệu. Việc xác định góc xoay của bản tương đối phức tạp do phụ thuộc vào kết quả phân tích mô men tác dụng và mô men kháng uốn của tiết diện. Những hạn chế này cho thấy cần tiếp tục hoàn thiện mô hình tính toán khả năng chống chọc thủng đối với sàn bê tông nhẹ.
Trên cơ sở lý thuyết vết nứt tới hạn (CSCT), bài báo phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông cốt liệu nhẹ và đề xuất một mô hình và công thức tính toán mới. Trong mô hình đề xuất, đường kính cốt liệu hiệu quả được xác định như một hàm phụ thuộc vào khối lượng riêng của bê tông và kích thước cốt liệu lớn nhất của hạt; đồng thời góc xoay của bản được xác định thông qua tỷ số biến dạng cốt thép thay cho tỷ số mô men.
Bài báo đã đề xuất mô hình và công thức tính toán khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông nhẹ dựa trên lý thuyết vết nứt tới hạn, có xét tới ảnh hưởng của tính chất và kích thước cốt liệu keramzit, khối lượng thể tích bê tông nhẹ, đường kính cốt liệu mịn lớn nhất và ảnh hưởng của góc xoay của sàn phẳng bê tông nhẹ.
Công thức đề xuất đã được kiểm chứng với 26 mẫu thí nghiệm được tổng hợp từ 10 bài báo quốc tế khoa học uy tín. Tỷ số trung bình giữa tải trọng gây chọc thủng theo thực nghiệm và theo công thức đề xuất là 1,14, hệ số biến động COV = 0,08 cho thấy mô hình có độ chính xác, mức độ phân tán nhỏ và có độ dự trữ an toàn hợp lý.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
BuilData
