Phân tích một số tham số ảnh hưởng đến hiệu ứng màng trong sàn bê tông cốt thép

Hiệu ứng màng là một cơ chế làm việc của kết cấu sàn bê tông cốt thép (BTCT) khi xảy ra biến dạng lớn. Cơ chế làm việc này cho phép tăng khả năng chịu tải giới hạn của kết cấu so với khả năng chịu tải tại trạng thái giới hạn dẻo (thời điểm đường dẻo hoàn thành).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích một số tham số ảnh hưởng đến hiệu ứng màng trong sàn bê tông cốt thép KHOA H“C & C«NG NGHª Phân tích một số tham số ảnh hưởng đến hiệu ứng màng trong sàn bê tông cốt thép Analysis of some parameters effecting membrane action in the reinforced concrete slabs Đỗ Kim Anh, Nguyễn Ngọc Tân, Phạm Xuân Đạt, Nguyễn Trung Hiếu Tóm tắt 1. Đặt vấn đề Hiệu ứng màng là một cơ chế làm việc của kết cấu sàn Hiệu ứng màng (HUM) là một cơ chế làm việc của kết cấu sàn BTCT khi xảy ra độ võng lớn (biến dạng lớn). Cơ chế làm việc này cho phép bê tông cốt thép (BTCT) khi xảy ra biến dạng lớn. Cơ chế tăng khả năng chịu tải giới hạn của kết cấu so với khả năng chịu tải tính làm việc này cho phép tăng khả năng chịu tải giới hạn toán theo lý thuyết đường dẻo (thời điểm đường dẻo hoàn thành) [1]. Ở của kết cấu so với khả năng chịu tải tại trạng thái giới giai đoạn đầu, khi độ võng nhỏ, thì kết cấu sàn chịu lực theo cơ chế uốn. hạn dẻo (thời điểm đường dẻo hoàn thành). Dựa trên Khi tăng dần tải trọng, độ võng sẽ tăng lên, đường dẻo được hình thành các phương pháp lý thuyết sẵn có về hiệu ứng màng, và phát triển (Hình 1a, 1b, 1c). Khi đường dẻo hình thành xong, nếu tải nghiên cứu này đã sử dụng phương pháp Bailey để tính trọng tiếp tục tăng thì khả năng chịu uốn của kết cấu sàn sẽ không đủ để toán tính hiệu quả của hiệu ứng màng trên các kết cấu đáp ứng. Lúc này, trong kết cấu sàn hình thành một cơ chế chịu lực khác sàn kê tự do bốn cạnh. Các kết quả thu được cho phép thay thế cơ chế uốn được gọi là hiệu ứng màng (Hình 1d, 1e, 1f). Nếu độ phân tích một số tham số ảnh hưởng đến hiệu ứng võng của sàn càng tăng thì cơ chế này càng phải huy động nhiều. Trên màng trong kết cấu sàn, như là: (i) khoảng cách cốt sàn sẽ hình thành hai vùng: (1) vùng giữa sàn chịu kéo, gọi là màng kéo; thép, (ii) đường kính cốt thép, (iii) chiều dày bản sàn, và (2) vùng ngoài xung quanh biên của sàn chịu nén, gọi là vành nén ngoài. (iv) tỉ số hình dạng của bản sàn. Hai vùng này tự điều chỉnh để cân bằng nhau, giữ ổn định tổng thể cho Từ khóa: Sàn bê tông cốt thép, biến dạng lớn, hiệu ứng màng, sàn. Toàn bộ lưới cốt thép trong sàn làm việc như một màng căng chịu vành nén ngoài, đường dẻo, khả năng chịu tải giới hạn kéo, được treo vào vành biên chịu nén để chịu tải trọng đứng tác dụng lên sàn. Từ những sự cố xảy ra trên các kết cấu công trình thực tế (ví dụ: hỏa Abstract hoạn, khủng bố), cũng như thí nghiệm trong phòng trên các kết cấu bê Membrane effect is a structural behaviour of reinforced tông cốt thép (BTCT), các nhà nghiên cứu xác định rằng hiệu ứng màng concrete slabs at large deformations. This behaviour allows có vai trò phân phối lại nội lực khi kết cấu có biến dạng lớn. Do đó, khả increasing the ultimate load-carring capacity of the structures năng chịu tải giới hạn của kết cấu có thể được tăng lên, làm hạn chế sự beyond the yield line capacity. In this paper, a parametric study phá hủy đột ngột và lũy tiến của công trình. is conducted using Bailey’s method on the effectiveness of Từ những năm 1955, đã có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết về membrane action in unrestrained reinforced concrete slabs. hiệu ứng màng trong sàn phẳng BTCT, có thể kể đến đó là: nghiên cứu Variables of interest of the study are: (i) reinforcement spacing, của Wood [2] đối với kết cấu sàn có dạng hình tròn; Taylor [3] và Kemp (ii) reinforcement diameter, (iii) slab thickness, and (iv) slab [4] khi nghiên cứu hiệu ứng màng đã bỏ qua sự phát triển của vết nứt, aspect ratio. dẫn đến đánh giá khả năng chịu tải tính toán của kết cấu cao hơn so với Keywords: Reinforced concrete slab, large deformation, thực tế. membrane action, peripheral compression ring, yield lines, Phương pháp năng lượng đã được sử dụng trong nghiên cứu của ultimate load-carring capacity Sawczuk & Winnicki [5] trên các bản sàn có tỉ số cạnh dài/cạnh ngắn thay đổi trong khoảng 1-2. Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra hai dạng phá hoại của kết cấu sàn. Dạng phá hoại 1 (hình 2a) có một vết nứt lớn phát triển ở giữa sàn theo phương cạnh ngắn và dạng phá hoại 2 (hình ThS. Đỗ Kim Anh 2b) có hai vết nứt lớn phát triển đi qua hai vị trí giao điểm của các đường Khoa Xây dựng DD&CN, Trường Đại học Xây dựng dẻo theo theo phương cạnh ngắn. Phương pháp của Hayes [6] sử dụng Email: anhdk@nuce.edu.vn các phương trình cân bằng dựa trên dạng phá hoại 2 của Sawczuk. Nguyễn Ngọc Tân Tuy nhiên, dạng phá hoại thứ 2 lại ít xảy ra với những nghiên cứu thực Khoa Xây dựng DD&CN, Trường Đại học Xây dựng ...