Nghiên cứu kết cấu dầm liên hợp gỗ - bê tông

Bài viết Nghiên cứu kết cấu dầm liên hợp gỗ - bê tông trình bày xác định các chỉ số cơ học như sức kháng uốn, mô đun đàn hồi của kết cấu liên hợp gỗ - bê tông; Nghiên cứu ảnh hưởng của liên kết chống cắt tới ứng xử cơ học tổng thể của kết cấu; Nghiên cứu theo phương pháp số, nhằm xây dựng mô hình dự báo ứng xử cơ học của kết cấu liên hợp gỗ - bê tông.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU KẾT CẤU DẦM LIÊN HỢP GỖ - BÊ TÔNG Trần Văn Đăng Trường Đại học Thủy lợi, email: tranvandang@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Sử dụng gỗ cơng trình xây dựng giải pháp hiệu việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường Ngày nay, công nghệ chế tạo xử lý gỗ ngày tiên tiến, giúp cho kết cấu gỗ nâng cao sức kháng độ bền Đặc biệt kết cấu liên hợp từ gỗ thể ưu điểm vượt trội so với kết cấu gỗ truyền thống, mặt chịu lực mỹ quan Kết cấu liên hợp gỗ - bê tông ví dụ điển hình Một số kết cấu phổ biến là: dầm liên hợp gỗ nhiều thớ - bê tông (glued laminated timber-concrete), dạng mặt cắt chữ nhật cánh T, sàn liên hợp gỗ - bê tông (timber-concrete floor) Kết cấu liên hợp gỗ bê tông sử dụng các cơng trình lớn cầu, ví dụ cầu Talvitie Bridge (Isojoki, Finland), hồn thành năm 2001, tổng chiều dài 31,6m, cầu Vihantasalmi Bridge (Mäntyharju, Finland), hoàn thành năm 1999, gồm nhịp với tổng chiều dài 182m [1] Hiện số lượng cơng trình nghiên cứu kết cấu liên hợp bê tông gỗ đồ sộ Nhìn chung, nghiên cứu gần tập trung theo hướng sau: - Xác định số học sức kháng uốn, mô đun đàn hồi kết cấu liên hợp gỗ - bê tông - Nghiên cứu ảnh hưởng liên kết chống cắt tới ứng xử học tổng thể kết cấu - Nghiên cứu theo phương pháp số, nhằm xây dựng mơ hình dự báo ứng xử học kết cấu liên hợp gỗ - bê tông - Carlos Martins cộng [2] nghiên cứu kết cấu liên hợp gỗ - bê tơng, sử dụng thân nguyên khối Đặc biệt dạng liên kết chống cắt ảnh hưởng đáng kể tới sức kháng uốn dầm liên hợp Liên kết dạng chốt cho sức kháng uốn lớn (13.2 MPa), liên kết đinh vít xiên cho sức kháng (12.1 MPa) Hình Dầm liên hợp cánh T với dạng liên kết chống cắt khác José Luiz Miotto Antonio Alves Dias [3] tiến hành thí nghiệm kiểm tra sức kháng dầm liên hợp gỗ- bê tơng, dầm gỗ gia cường lưới sợi thủy tinh GFRP Sức kháng dầm hoàn chỉnh tăng rõ rệt (142.5kN) so sánh với dầm gỗ không liên hợp (93kN), dầm liên hợp gỗ bê tông không gia cường (131.6kN) A.M.P.G Dias cộng [4] xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn 3D, mơ tả thí nghiệm kiểm tra khả chịu cắt liên kết chốt kết cấu gỗ - bê tông Nghiên cứu hướng tới loại gỗ thông dụng, thời gian khai thác ngắn, giá thành rẻ gỗ tràm, thơng, nhằm có liệu liên quan tới số học kết cấu liên hợp gỗ - bêtông sức kháng uốn, mô đun đàn hồi Các số liệu cứ, để phục vụ cho thiết kế cơng trình có sử dụng kết cấu gỗ kết cấu liên hợp từ gỗ 115 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu hướng tới sử dụng loại gỗ phổ biến là: gỗ tràm, gỗ thông Hiện dầm chế tạo Nhờ hợp tác từ nhóm nghiên cứu Viện nghiên cứu LERMAB (Pháp), dầm liên hợp gỗ- bê tông, chế tạo từ gỗ thông, chế tạo Dầm có chiều dài 3.8m, phần bụng dầm gỗ thuộc nhóm C24 có tiết diện 170mm75mm, phần cánh dầm bê tơng cốt thép, có tiết diện 400mmx70mm (Hình (a,b) Bê tơng sử dụng có mác C25/30 [5] Phần gỗ bê tông liên kết với qua 46 đinh vít với chiều dài 160mm đường kính 7.5mm Dầm liên hợp tiến hành thí nghiệm nén uốn điểm theo tiêu chuẩn EN-408 [6] (Hình (c)) đó: C1 =1/f t,90 fc,90 -1/(2ft,0 fc,0) C2 =C3 =1/(2ft,0 fc,0); C4=1/ft,0 -1/f c,0 C5 =C6 =1/f t,90 -1/f c,90 C7 =C8 =C9 =1/(fv )2 ft,0 ;f t,90 cường độ kéo gỗ theo phương dọc thớ ngang thớ fc,0; fc,90 cường độ nén gỗ theo phương dọc thớ ngang thớ fv cường độ chịu cắt gỗ Vật liệu bê tông mô tả theo mơ hình phá hoại dẻo (concrete damage plasticity model), có sẵn thư viện phần mềm ABAQUS [9] Hình Mơ hình vật liệu bê tơng: (a) kéo; (b) nén (a) (b) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đường cong lực-chuyển vị vị trí dầm thu từ thí nghiệm thể hình (c) Hình Mặt cắt ngang dầm liên hợp (a), Chế tạo dầm liên hợp (hình b) thí nghiệm nén uốn điểm (hình c) 2.2 Phương pháp nghiên cứu mơ hình số Mơ hình số phần tử hữu hạn, mơ tả thí nghiệm trên, xây dựng dựa mơ hình nhóm tác giả phát triển dành cho vật liệu gỗ [7] Mơ hình vật liệu gỗ giả thiết đồng nhất, đàn hồi, dẻo, đa hướng, tuân theo tiêu chuẩn Hoffman [8], thể phương trình sau: C1 (σ y - σz)2 + C2 (σz- σx)2+ C3 (σx- σy )2 +C4σ x+ C5 σ y + C6 σ z+ C7 (τ yz)2 + C7 (τ xz)2 + C9 (τ xy)2 =1 Hình Đường cong thực nghiệm Lực-chuyển vị dầm dầm liên hợp Hình thể ứng xử học dầm liên hợp gỗ - bê tông, với vùng dẻo khơng rõ rệt, phá hoại dịn, đột ngột Phá hoại tổng thể dầm liên hợp định phá hoại gỗ chịu kéo 116 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Một mơ hình phần tử hữu hạn xây TÀI LIỆU THAM KHẢO dựng phần mềm Abaqus Trong gỗ [1] Viktoria Detkin 2016 Timber in Bridge bê tông mô tả phần tử khối, có Structures Doctoral thesis Metropolia nút, dạng C3D8R Đinh vít chống cắt University of Applied Sciences Helsinki, mơ tả phần tử dầm, có nút, dạng B31 Finland [9] Kết mơ hình thể tốt [2] Carlos Martins , Alfredo M.P.G Dias, R so sánh với kết từ thực nghiệm Costa, Pedro Santos 2016 Environmentally Phần tử C3D8R [3] Phần tử B31 [4] [5] [6] [7] Hình Mơ hình phần tử hữu hạn dầm liên hợp gỗ-bê tơng phân bố ứng suất dầm [8] [9] KẾT LUẬN Bài báo tóm lược tổng quan xu nghiên cứu liên quan đến kết cấu liên hợp gỗbê tông, phạm vi ứng dụng loại kết cấu cơng trình xây dựng Kết thí nghiệm dầm liên hợp gỗ-bê tơng, sử dụng đinh vít chống cắt, giới thiệu báo Cùng với đó, mơ hình phần tử hữu hạn, mơ tả theo thí nghiệm nén uốn điểm, xây dựng hoàn thiện 117 friendly high performance timber–concrete panel Construction and Building Materials Vol 102, pp 1060–1069 Jos é Luiz Miotto, Antonio Alves Dias 2015 Structural efficiency of full-scale timber–concrete composite beams strengthened with fiberglass reinforced polymer Composite Structures Vol.128, pp 145–154 A.M.P.G Dias, J.W Van de Kuilen, S Lopes, H Cruz 2007 A non-linear 3D FEM model to simulate timber–concrete joints Advances in Engineering Software Vol 38, pp.522–530 EN 1992-1-1: Eurocode ‘‘Calcul des Structures en Béton’’ partie 1–1: règles générales et règles pour les bâtiments Bruxelles; janvier 2004 EN 408 (2010) Timber Structures – Structural timber and glued-laminated timber- Determination of some physical and mechanical properties Bruxelles, November 2010 Oudjene M, Tran V-D, Meghlat E-M, AitAider H 2016 Numerical models for selftapping screws as reinforcement of timber structures and joints In: Proceedings of World Conference on Timber Engineering (WCTE), August 22–25, 2016, Vienna, Austria Hoffman O 1967 The brittle strength of orthotropic materials J Compos Mater ABAQUS Theory manual, version 6.2 2000 Hibbit Karson & Sorensen, Inc  ... tử hữu hạn dầm liên hợp g? ?- bê tông phân bố ứng suất dầm [8] [9] KẾT LUẬN Bài báo tóm lược tổng quan xu nghiên cứu liên quan đến kết cấu liên hợp g? ?bê tông, phạm vi ứng dụng loại kết cấu cơng trình... 97 8-6 0 4-8 2-2 54 8-3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu hướng tới sử dụng loại gỗ phổ biến là: gỗ tràm, gỗ thông Hiện dầm chế tạo Nhờ hợp tác từ nhóm nghiên cứu. .. cứu Viện nghiên cứu LERMAB (Pháp), dầm liên hợp g? ?- bê tông, chế tạo từ gỗ thông, chế tạo Dầm có chiều dài 3.8m, phần bụng dầm gỗ thuộc nhóm C24 có tiết diện 170mm75mm, phần cánh dầm bê tơng