Nghiên cứu tính toán thiết kế cột bê tông cốt thép theo các tiêu chuẩn hiện hành (P2)

>> Nghiên cứu tính toán thiết kế cột bê tông cốt thép theo các tiêu chuẩn hiện hành (P1)

4. Khảo sát và đánh giá

4.1. Các thông số khảo sát

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của một kết cấu bê tông cốt thép nói chung và kết cấu cột bê tông cốt thép nói riêng. Trong phạm vi luận văn này, các yếu tố được lập theo bảng dưới đây sẽ được khảo sát và đánh giá.
 
Để tiện cho việc so sánh và đánh giá, trong quá trình khảo sát các thông số sau của cột sẽ không thay đổi (trừ các thông số sẽ được khảo sát):

1. Hình dạng, kích thước và cách bố trí cốt thép cho hai loại tiết diện sẽ khảo sát
  2. Bê tông cột dùng loại có f'_c = 30 MPa, cốt thép dùng loại ASTM A615M grade 60 (f_y = 420MPa)

3. Cột có chiều dài L = 5,0m; liên kết khớp hai đầu K = 1,0; chịu tác dụng của lực nén dọc tiêu chuẩn (chưa nhân hệ số) P = 1000 kN. Trừ trường hợp khi khảo sát độ mảnh λ của cột thay đổi thì P = 500 kN đối với cột tiết diện vuông và P = 700 kN đối với cột tiết diện chữ nhật

4. Độ lệch tâm của lực nén dọc khảo sát cho ba trường hợp là đúng tâm e = 0, nén lệch tâm nhỏ e = 50 mm và nén lệch tâm lớn e = 400 mm. Trừ trường hợp khi khảo sát độ mảnh λ của cột thay đổi thì nén lệch tâm lớn với e = 200 mm.

4.2. Kết quả khảo sát và đánh giá

Khảo sát khi f'_c thay đổi
    Nhận xét:

Sức kháng nén của cột theo cả ba tiêu chuẩn xem xét đều có quan hệ dạng gần tuyến tính với f’_c. Khi cột chịu nén đúng tâm, thì sức kháng nén của cột xác định theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 có tốc độ tăng chậm hơn (hệ số tỷ lệ nhỏ hơn) so với hai tiêu chuẩn còn lại. Ngược lại, khi cột chịu nén lệch  tâm, thì sức kháng nén của cột xác định theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 có tốc độ tăng nhanh hơn (hệ số tỷ lệ lớn hơn) so với hai tiêu chuẩn còn lại.

Đối với cột chịu nén đúng tâm thì sức kháng nén của cột xác định theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 luôn nhỏ hơn so với sức kháng nén dọc của cột xác định theo hai tiêu chuẩn còn lại. Ngược lại, đối với cột chịu nén lệch tâm (nén dọc trục và mô men uốn kết hợp) ngắn hay dài thì sức kháng nén dọc của cột xác định theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 luôn lớn hơn so với sức kháng nén dọc của cột xác định theo hai tiêu chuẩn còn lại.

Khảo sát khi ρ_st thay đổi
  Nhận xét:

Sức kháng nén của cột theo cả ba tiêu chuẩn xem xét đều tăng dần khi hàm lượng cốt thép dọc của cột ρ_st tăng dần. Khi cột chịu nén đúng tâm và lệch tâm nhỏ thì quan hệ này có dạng gần tuyến tính và tốc độ tăng của tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 chậm hơn so với hai tiêu chuẩn còn lại (hệ số tỷ lệ nhỏ hơn). Ngược lại, khi cột chịu nén lệch tâm lớn thì quan hệ này có dạng phi tuyến và tốc độ tăng của tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 nhanh hơn so với hai tiêu chuẩn còn lại.

Đối với cột chịu nén đúng tâm thì sức kháng nén của cột xác định theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 luôn nhỏ hơn so với sức kháng nén của cột xác định theo hai tiêu chuẩn còn lại.

Như vậy, cường độ bê tông f'_c có ảnh hưởng lớn hơn (quan hệ tuyến tính) so với hàm lượng cốt thép dọc ρ_st (quan hệ phi tuyến) đến sức kháng nén của cột.

Khảo sát khi λ thay đổi
  Nhận xét:

Sức kháng nén của cột theo cả ba tiêu chuẩn thiết kế đều giảm dần khi độ mảnh của cột λ tăng dần và quan hệ này có dạng phi tuyến. So với hai tiêu chuẩn còn lại thì sức kháng nén dọc của cột theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 có tốc độ giảm nhanh hơn khi độ mảnh của cột λ tăng dần;
 
Sức kháng nén của cột xác định theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 lớn hơn sức kháng nén của cột xác định theo hai tiêu chuẩn còn lại khi độ mảnh của cột còn nhỏ và ngược lại khi độ mảnh của cột lớn hơn thì sức kháng nén của cột xác định theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 lại nhỏ hơn sức kháng nén của cột xác định theo hai tiêu chuẩn còn lại.

Khi độ lệch tâm của lực nén dọc e tăng lên, thì sức kháng nén của cột càng giảm nhanh khi độ mảnh của cột tăng và đặc biệt khi độ mảnh của cột lớn thì sức kháng nén dọc của cột xác định theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 lại giảm nhanh hơn nhiều so với hai tiêu chuẩn còn lại.