Khảo sát ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép thông qua biểu đồ mô men - độ cong tính theo TCVN 5574: 2018

Bài báo trình bày cách thiết lập biểu đồ quan hệ giữa mô men uốn và độ cong của dầm bê tông cốt thép dựa trên quan hệ phi tuyến giữa ứng suất và biến dạng của bê tông và cốt thép được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế TVCN 5574:2018. Ví dụ tính toán được thực hiện cho các trường hợp phá hoại dẻo, phá hoại giòn, cốt thép chịu nén đã chảy dẻo hoặc chưa chảy dẻo ở trạng thái giới hạn, tình huống cốt thép bị kéo đứt khi bê tông chưa đạt biến dạng giới hạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khảo sát ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép thông qua biểu đồ mô men - độ cong tính theo TCVN 5574:2018 KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG KHẢO SÁT ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP THÔNG QUA BIỂU ĐỒ MÔ MEN - ĐỘ CONG TÍNH THEO TCVN 5574 : 2018 TS. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN Trường Đại học Kiến trúc Tp. Hồ Chí Minh Tóm tắt: Bài báo trình bày một cách thiết lập biểu (BTCT) TCVN 5574:2018, so với các phiên bản trước đồ quan hệ giữa mô men uốn và độ cong của dầm đó, là đưa vào các mô hình ứng xử của vật liệu bê bê tông cốt thép dựa trên quan hệ phi tuyến giữa ứng tông và cốt thép, làm cơ sở cho tính toán cấu kiện suất và biến dạng của bê tông và cốt thép được quy BTCT theo mô hình biến dạng phi tuyến [1, 2]. Các định trong tiêu chuẩn thiết kế TVCN 5574 : 2018. Ví điểm mới khác trong tiêu chuẩn về tính toán nứt và dụ tính toán được thực hiện cho các trường hợp phá biến dạng, tương tác giữa uốn-xoắn và cắt-xoắn, mô hoại dẻo, phá hoại giòn, cốt thép chịu nén đã chảy hình tính toán chọc thủng có kể ảnh hưởng của mô dẻo hoặc chưa chảy dẻo ở trạng thái giới hạn, tình men,… cũng thu hút sự quan tâm của người làm huống cốt thép bị kéo đứt khi bê tông chưa đạt biến công tác thiết kế kết cấu BTCT vốn quen thuộc với dạng giới hạn. Biểu đồ mô men - độ cong cung cấp các quan niệm tính toán theo các phiên bản cũ của thông tin hữu ích về ảnh hưởng của hàm lượng cốt tiêu chuẩn [2]. Gần đây đã có một số nghiên cứu liên thép đến ứng xử uốn của dầm khi chịu tải trọng tăng quan đến việc vận dụng các quy định mới của tiêu dần cho đến khi dầm bị phá hoại. Ngoài ra, khả năng chuẩn TCVN 5574:2018 như nghiên cứu phân tích chịu uốn của dầm xác định từ mô hình biến dạng phi về các giới hạn hàm lượng cốt thép trong cấu kiện tuyến được so sánh với phương pháp tính đơn giản BTCT chịu uốn [3], hay khảo sát thực nghiệm về khả theo nội lực giới hạn. năng chịu uốn của dầm BTCT và so sánh với kết quả Từ khoá: dầm bê tông cốt thép, ứng xử uốn, mô tính toán theo tiêu chuẩn [4]. Đối với dầm BTCT, biểu hình biến dạng phi tuyến, độ cong, mô men uốn giới đồ quan hệ giữa tải trọng và độ võng hay giữa mô hạn men uốn và độ cong, được thiết lập từ tính toán hoặc thực nghiệm, là một công cụ hiệu quả và trực quan Abstract: In this paper, a simple method was để khảo sát sự làm việc của dầm từ khi tải trọng còn proposed to develop a moment - curvature nhỏ cho đến khi tải trọng đủ lớn để làm dầm bị phá relationship for reinforced concrete beams using hoại. Việc khảo sát này giúp người thiết kế có nonlinear constitutive models for concrete and reinforcement as per the updated design standard phương án điều chỉnh thông số thiết kế như kích TCVN 5574:2018. Several design scenarios were thước tiết diện, hàm lượng cốt thép, cường độ vật numerically investigated, including ductile failure liệu để dầm đạt được yêu cầu về độ bền và độ dẻo mode, brittle failure mode, yielding of compressive mong muốn. So với phân tích quan hệ giữa lực và độ reinforcement, rupture of reinforcing bars prior to võng thì phân tích quan hệ giữa mô men và độ cong crushing of concrete. Valuable information on the sẽ đơn giản hơn vì chỉ khảo sát tại một tiết diện của effect of steel ratio on the flexural behavior of the dầm, thay vì phải xem xét ảnh hưởng của điều kiện beam can be obtained by observing the moment - biên, sự phân bố tải trọng và phân bố độ cứng trên curvature curve. In addition, the bending capacity chiều dài dầm. Phân tích này cũng cho cái nhìn tổng obtained from the nonlinear deformation model was thể về ứng xử chịu uốn của tiết diện dầm từ trạng thái compared with that calculated using the simplified ứng suất - biến dạng trong cốt thép và bê tông của ultimate internal force approach. tiết diện. Keywords: reinforced concrete beam, flexural Trong trường hợp tổng quát, khi tiết diện cấu kiện behavior, nonlinear deformation model, curvature, có hình dạng phức tạp hoặc phương trình mô tả quan ultimate moment hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật liệu có dạng 1. Mở đầu phức tạp, việc phân tích ứng xử của tiết diện có thể Một bổ sung quan trọng trong tiêu chuẩn hiện được thực hiện theo phương pháp chia thớ (fiber) hành về Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép trong đó tiết diện được chia thành các miền rời rạc 62 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2020 KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG với diện tích, hình dạng của mỗi miền có thể khác biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng khi bê tông chịu nhau. Lúc đó, để xác định nội lực của cả tiết diện từ kéo có dạng tương tự như trường hợp chịu nén, ứng suất của các miền thường phải dùng phép tính trong đó thay Rb bằng cường độ chịu kéo tính toán tích phân [5]. Nhiều mô hình toán học đã được phát của bê tông Rbt và lấy các giá trị biến dạng tương triển để mô tả ứng xử của bê tông với biểu đồ quan ứng theo quy định của tiêu chuẩn. hệ ứng suất - biến dạng có dạng đường cong, có cả nhánh đi lên và nhánh đi xuống (mềm hóa) hoặc có xét ảnh hưởng của ép ngang (confined) [6, 7]. Tuy nhiên, với quan hệ ứng suất - biến dạng được lý tưởng hóa thành dạng hai đoạn thẳn ...