Phân tích dẻo phân bố của dầm thép - bê tông liên hợp

Ảnh minh họa

Kết cấu dầm liên hợp thường được sử dụng cho hệ dầm sàn của các công trình cầu và các tòa nhà cao tầng. Trên thế giới loại kết cấu này đã được biết đến từ rất sớm. Ưu điểm của loại dầm liên hợp này là khả năng chịu lực lớn, chịu lửa tốt hơn dầm thép thông thường, tốc độ thi công nhanh và tấm decking thép chịu lực cũng đóng vai trò là ván khuôn để đổ bê tông sàn.

Một trong những nghiên cứu sớm nhất về dầm liên hợp phải kể đến thí nghiệm và đề xuất mô hình lý thuyết của Newmark 0. Nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã phát triển mô hình động học Newmark để khảo sát nhiều khía cạnh khác nhau xoay quanh ứng xử của cấu kiện liên hợp như: xét đến ảnh hưởng phi tuyến vật liệu, phi tuyến liên kết, ảnh hưởng của từ biến, co ngót, nhiệt độ, hiện tượng tách rời, nứt bê tông… 

Nhiều phương pháp phân tích đã được đề xuất để nghiên cứu ứng xử của dầm thép – bê tông liên hợp, tiêu biểu là các phương pháp sau: phương pháp phân tích chính xác, phương ma trận độ cứng trực tiếp, phương pháp phần tử hữu hạn với mô hình tương thích, mô hình cân bằng, mô hình hỗn hợp. Các nghiên cứu tiêu biểu về mặt lý thuyết phải kể đến các tác giả sau: Oven cùng cộng sự 2, Gattesco 3, Dall’Asta & Zona 4, 5, Pi cùng cộng sự 6, Queiroza cùng cộng sự 7. Nhìn chung, các nghiên cứu này chưa kể đến đồng thời các yếu tố có thể tác động đến ứng xử chịu lực của dầm liên hợp như sự lan truyền dẻo qua mặt cắt ngang và dọc theo chiều dài phần tử, sự dịch chuyển của trục trung hòa và ứng suất dư.

Những nghiên cứu thực nghiệm trong việc phân tích ứng xử của dầm liên hợp tiêu biểu như Chapman & Balakrishnan (1964) 8, Ansourian (1981) 9. Ở trong nước cũng có một số nghiên cứu có liên quan về dầm liên hợp. Năm 2011, tác giả Vũ Anh Tuấn và Hàn Ngọc Đức 10 đã đề xuất quá trình tự động hóa thiết kế tối ưu dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng tiết diện chữ I tổ hợp theo tiêu chuẩn châu Âu với hàm mục tiêu là tối thiểu hóa trọng lượng dầm thép.

Năm 2017, tác giả Vũ Anh Tuấn đã đề xuất phương pháp thiết kế tối ưu dầm liên hợp thép – bê tông sử dụng tiết diện chữ I tổ hợp không đối xứng theo tiêu chuẩn châu Âu với hàm mục tiêu là tối thiểu hóa trọng lượng dầm thép có kể đến ảnh hưởng của mác thép và chiều cao sàn bê tông. Nghiên cứu này trình bày các bước xây dựng một phần tử hữu hạn dầm có 6 bậc tự do để mô phỏng cấu kiện dầm thép – bê tông liên hợp. 

Phần tử này có khả năng mô phỏng sự lan truyền dẻo qua mặt cắt ngang và dọc theo chiều dài của cấu kiện, sự dịch chuyển trục trung hòa của lõi đàn hồi, sự hiện diện của ứng suất dư khi chế tạo. Phương trình độ cứng của phần tử hữu hạn được thiết lập bằng việc áp dụng nguyên lý thế năng toàn phần dừng có phản ánh trực tiếp ứng xử phi tuyến vật liệu. Kết quả phân tích được so sánh với các kết quả sẵn có của các nhà nghiên cứu trên thế giới bởi nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá mức độ chính xác của phương pháp dẻo phân bố.

Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:

Buildata